LLR-SENSOR
Entwicklung eines LIF-LIBS-Raman-Kombisensor (LLR-Sensor)
Recycling von Feuerfestmaterialien
Feuerfestmaterialien sind unverzichtbare Werkstoffe z. B. in der Metall- und Glasindustrie. Aufgrund starker thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen in den Produktionsprozessen müssen feuerfeste Bauteile regelmäßig ersetzt werden. Um eine Wiederverwendung der verbrauchten Feuerfestmaterialien als qualitativ hochwertige Materialien zu ermöglichen, ist eine sortenreine Trennung des Ausbruchs erforderlich. Die Sortierung wird heute immer noch vorwiegend manuell mittels visueller Kontrolle und Geruchsproben durch qualifizierte Mitarbeiter durchgeführt.
Viele in der Zusammensetzung unterschiedliche Materialien lassen sich allerdings allein durch menschliche Sinnesorgane nicht differenzieren. Das geplante automatisierte und kombinierte Messverfahren erhöht den Informationsgehalt bzgl. der stofflichen Beschaffenheit der analysierten Objekte deutlich, ermöglicht die Erzeugung eines hochspezifischen Fingerabdrucks von Elementarzusammensetzung, molekularem Aufbau und Kristallstruktur und gewährleistet somit die von den Endabnehmern geforderte sortenreine Trennung der Feuerfestmaterialien.
Entwicklung eines optischen Kombisensors für die automatische Sortierung
Im Rahmen des LLR-SENSOR-Projektes wird ein Lasermesssystem entwickelt, welches die drei Analyseverfahren LIF (Laserinduzierte Fluoreszenz), LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy) und Raman-Spektroskopie miteinander kombiniert. Ein derart kombiniertes Gesamtsystem ermöglicht die gleichzeitige molekulare, elementare und Kristallstruktur-Analyse desselben Probenpunkts. Dabei dienen die Raman-Spektroskopie und die Laserinduzierte Fluoreszenz der Analyse der molekularen Zusammensetzung sowie der Kristallstruktur einer Probe in Ergänzung zur Analyse ihrer Stöchiometrie, die mittels LIBS erfolgt.
Die Industriepartner SECOPTA GmbH und Mineralmahlwerk Westerwald Horn GmbH & Co. KG haben sich zusammen getan, um einen neuartigen LIF-LIBS-Raman-Kombisensor einschließlich der benötigten chemometrischen Methoden sowie optimaler Algorithmen der Datenvorverarbeitung zu entwickeln und in Form eines industrietauglichen Funktionsmusters anhand von Feuerfestmaterialien zu erproben und zu evaluieren.
Das neuartige Messsystem kann künftig auch in der Lebensmitteltechnologie, der Forensik oder dem Recycling, z. B. beim Sortieren von Kunststoffen mit Carbonfasern im Wertstoffkreislauf eingesetzt werden.
