Ziel der Arbeit war das mögliche Einsatzspektrum von Sekundärmaterialien im Prozess der Herstellung von Bauteilen aus Aluminiummehrstoffbronzen (CuAl15Fe5Ni2Mn2) zu erweitern, um das Werkstoffrecycling in der Gießerei auf höchstmöglichem Niveau einzusetzen. Verschiedene Raffinationsmöglichkeiten wurden analysiert und 4 davon getestet. Die Schleifstaubaufbereitung mittels Magnetbandringscheider und Permanent- Magnettrommelscheider wurde erprobt und im industriellen Maßstab getestet. Weiterhin wurde die Gasraffinationswirkung auf die Schmelze mit Stickstoff und Argon sowie mit der Zugabe von Chlor und Ammoniak getestet. Die Salzraffination der Schmelze wurde untersucht und die optimalen Raffinationszusammensetzungen wurden definiert. Die fraktionierte Kristallisation als Raffinationsmethode für die Aluminiummehrstoffbronze wurde ebenfalls untersucht. Im Anschluss wurden die Einsatzmöglichkeiten der Raffinationstechnologien in der Giessereiindustrie kritisch bewertet.

Ziel der Arbeit war das mögliche Einsatzspektrum von Sekundärmaterialien im Prozess der Herstellung von Bauteilen aus Aluminiummehrstoffbronzen (CuAl15Fe5Ni2Mn2) zu erweitern, um das Werkstoffrecycling in der Gießerei auf höchstmöglichem Niveau einzusetzen. Verschiedene Raffinationsmöglichkeiten wurden analysiert und 4 davon getestet. Die Schleifstaubaufbereitung mittels Magnetbandringscheider und Permanent- Magnettrommelscheider wurde erprobt und im industriellen Maßstab getestet. Weiterhin wurde die Gasraffinationswirkung auf die Schmelze mit Stickstoff und Argon sowie mit der Zugabe von Chlor und Ammoniak getestet. Die Salzraffination der Schmelze wurde untersucht und die optimalen Raffinationszusammensetzungen wurden definiert. Die fraktionierte Kristallisation als Raffinationsmethode für die Aluminiummehrstoffbronze wurde ebenfalls untersucht. Im Anschluss wurden die Einsatzmöglichkeiten der Raffinationstechnologien in der Giessereiindustrie kritisch bewertet.:Inhaltsverzeichnis: 1. EINLEITUNG ---------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2. AUFGABENSTELLUNG -------------------------------------------------------------------------------- 8 3. LITERATURAUSWERTUNG------------------------------------------------------------------------- 10 3.1 EINTEILUNG UND EIGENSCHAFTEN VON ALUMINIUMBRONZEN -------------------------------- 10 3.1.1 Phasen komplexer Aluminiumbronzen -------------------------------------------------- 11 3.1.2 Physikalische Eigenschaften von Aluminiumbronzen ------------------------------- 13 3.2 RAFFINATION VON ALUMINIUMBRONZE ------------------------------------------------------------ 14 3.2.1 Schrottnormen und Schrottklassifizierung ---------------------------------------------- 14 3.2.2 Möglichkeiten der Aluminiumbronzeraffination ---------------------------------------- 18 3.2.3 Grenzen der Einsetzbarkeit der Aluminiumraffinationstechnologien für Aluminiumbronze --------------------------------------------------------------------------------- 19 4. PRÄZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG ------------------------------------------------ 23 5. UNTERSUCHUNGEN ZUR SCHLEIFSTAUBAUFBEREITUNG --------------------------- 24 5.1 PHYSIKALISCH–CHEMISCHE CHARAKTERISTIK VON SCHLEIFSTAUB -------------------------- 24 5.1.1 Korngrössenbestimmung ------------------------------------------------------------------- 25 5.1.2 Chemische Analyse vom Schleifstaub -------------------------------------------------- 25 5.2 BESTIMMUNG DES ZIRKONIUMGEHALTES IM SCHLEIFSTAUB ----------------------------------- 27 5.3 UNTERSUCHUNGEN ZUR REINIGUNG VOM SCHLEIFSTAUB ------------------------------------- 27 5.4 REINIGUNG MIT EINEM TROMMELSCHEIDER ------------------------------------------------------ 32 5.4.1 Reinigung von Grobschleifstaub (Probe 1)--------------------------------------------- 34 5.4.2 Reinigung von gekauftem Schleifstaub (Probe 3) ------------------------------------ 35 5.4.3 Reinigung von Feinschleifstaub (Probe 2) --------------------------------------------- 36 6. UNTERSUCHUNGEN ZUR CHEMISCH-METALLURGISCHEN RAFFINATION VON ALUMINIUMBRONZEN ----------------------------------------------------------------------------------- 38 6.1 GASRAFFINATION ------------------------------------------------------------------------------------- 39 6.1.1 Vorbereitung und Versuchsdurchführung ---------------------------------------------- 39 6.1.2 Raffination mit Stickstoff -------------------------------------------------------------------- 41 Untersuchungen zum Recycling von Aluminiumbronze in der metallverarbeitenden Industrie 6.1.3 Raffination mit Argon ------------------------------------------------------------------------- 46 6.1.4 Raffination mit Stickstoff / Ammoniak und Argon / Ammoniak -------------------- 48 6.1.5 Untersuchungen zum Verhalten von Silicium bei der Gasraffination------------ 59 6.2 INTERMETALLISCHE FÄLLUNG ----------------------------------------------------------------------- 60 6.3 SALZRAFFINATION ------------------------------------------------------------------------------------ 64 6.3.1 Schmelzpunktbestimmung von Raffinationssalzgemischen ----------------------- 67 6.3.2 Raffination mit Schmelzsalzen ------------------------------------------------------------ 68 6.3.3 Schmelzversuche mit einzelnen Salzkomponenten --------------------------------- 74 6.3.3.1 Silicium- und Aluminiumgehalt in der Legierung vor und nach der Raffination mit Einzelkomponenten -------------------------------------------------------------- 75 6.3.3.2 Natrium- und Calciumkonzentration in der Legierung vor und nach der Salzraffination ----------------------------------------------------------------------------- 77 6.3.3.3 Einfluss des Fluoridgehaltes im Salz auf die Schmelze -------------------------- 78 6.3.3.4. Charakterisierung der eingesetzten Salzmischungen --------------------------- 80 6.3.3.5 Verwendung von K3AlF6 als Hauptkomponente neuer Salze ------------------- 81 6.3.3.6 Untersuchungen mit neu entwickelten Raffinationssalzen ---------------------- 82 7. FEHLERBETRACHTUNG BEI DER VERSUCHSDURCHFÜHRUNG ------------------- 86 8. BEWERTUNG DER ERGEBNISSE UND DISKUSSION ------------------------------------- 88 9. LITERATURVERZEICHNIS -------------------------------------------------------------------------- 92