Zusammenhänge zwischen sichtbaren Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung von Shredderschrottpartikeln

Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, ob visuell erfassbare Merkmale magnetischer Shredderschrottpartikel Rückschlüsse auf deren chemische Zusammensetzung zulassen. Ziel der Masterarbeit war es, die Eignung visueller Eigenschaften zur quantitativen Trennung von Materialfraktionen sowie zur gezielten An- bzw. Abreicherung bestimmter Legierungselemente zu untersuchen – mit dem übergeordneten Ziel, die Qualität sekundärer Rohstoffe zu verbessern.
Dazu wurden Daten aus einer umfassenden Datenbank mit Shredderschrottpartikeln mittels MATLAB analysiert. Visuelle Merkmale wie Materialart, Form und Zustand wurden systematisch ausgewertet und mit chemischen Elementgehalten korreliert. Die Analyse bestätigt, dass insbesondere Kupfer, nichtmetallische sowie heterogene Verbundwerkstoffe als qualitätsmindernde Bestandteile zu bewerten sind.
Die Analyse der Partikelzusammensetzung zeigte, dass Kupferpartikel nur etwa 8 % der Gesamtpartikel ausmachten, jedoch durch hohe Kupfergehalte (> 68 %) und geringe Eisenanteile charakterisiert waren. Die nichtmetallische Fraktionen umfassten eine Vielzahl an Materialien – darunter Holz, Glas, Textilien, Mineralien, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe – wobei letztere häufig Kombinationen verschiedener Materialarten darstellten und überwiegend elektrotechnischer Herkunft waren.
Die metallischen Fraktionen wiesen ein hohes stoffliches Verwertungspotenzial auf und konnten größtenteils als hochwertige Gutanteile klassifiziert werden. Klare Gehaltsklassen ermöglichen die Identifikation homogener Subfraktionen. Fraktionen mit hohem Eisengehalt (> 80 %) und geringen Begleitelementen wurden als qualitativ hochwertig bewertet, während geringere Eisenanteile mit erhöhten Konzentrationen von Zink, Nickel und Kupfer einhergingen. Die Analyse spezifischer Bauteiltypen, insbesondre von Schrauben und Muttern, zeigte eine deutliche Korrelation zwischen den Legierungselementen Nickel und Zink und der jeweiligen Werkstoffzusammensetzung. Damit konnte gezeigt werden, dass visuelle Merkmale bestimmter Bauteilgeometrien Rückschlüsse auf chemische Zusammensetzungen erlauben, auch wenn die Trennschärfe solcher visuellen Zuordnungen begrenzt bleibt.
Gleichzeitig wurden die Grenzen einer rein visuellen Klassifikation deutlich, insbesondere bei chemisch variablen Merkmalsgruppen. Die Ergebnisse unterstreichen somit das Potenzial visueller Sortieransätze, verweisen zugleich auf die Notwendigkeit ergänzender analytischer Verfahren, um eine präzise und verlässliche stoffliche Trennung sicherzustellen.