Das Legierungsrad-Diagramm

Gliederung

1 Einleitung

2 Problematik Legierungen

3 Metallrecycling und das Legierungsrad

1 Einleitung

Das recyceln von Metallen bringt große Umweltvorteile mit sich, besonders beim Aluminium. Eisen und Aluminium begegnen wir in unserem Alltag ständig, doch die Metalle liegen nicht immer in reiner Form vor. Manchmal werden den Metallen gewisse andere Stoffe hinzugefügt, um bestimmte Eigenschaften zu verändern, zum Beispiel den Stahl härter oder rostfrei zu machen. Diese "vermischten" Metalle nennt man dann "Legierungen", und die zugefügten Stoffe nennt man "Legierungselemente". Chrom ist zum Beispiel ein Legierungselement was Stahl hinzugefügt, damit man rostfreien Chromstahl erhält, den man auch als Edelstahl kennt.

2 Problematik Legierungen

Beim Recycling kann das aber zu Problemen führen. Alte Metalle werden oft bei hohen Temperaturen eingeschmolzen, um daraus dann wieder neue Bauteile zu gießen. Während des Einschmelzens können sich die einzelnen Bestandteile vermischen. Ihr könnt euch dazu eine Analogie vorstellen: Wenn wir Glasflaschen recyceln wollen werden diese auch zerbrochen und eingeschmolzen. Werfen wir nun verschiedene Farben wie Weiß, Grün, Blau und Braun zusammen, dann ergibt sich eine einzige gemischte Farbe als Produkt. Diese neue Farbe sieht aber nicht schön aus, und man möchte die Farben lieber wieder getrennt einzeln vorliegen haben. Wie Beim Glas kann also die Mischung aus Metallen und Legierungselementen das Endprodukt verschlechtern, da man ein reines Recyclingprodukt ohne große "Verfärbungen" haben möchte

3 Metallrecycling und das Legierungsrad

Das Stahlrecycling funktioniert dahingehend ganz gut. Stahl wird bei sehr hohen Temperaturen eingeschmolzen, bei denen sich viele der Legierungselemente lösen und getrennt auf dem flüssigen Stahl sammeln. Diese Mischung aus den ganzen Legierungselementen wird auch Schlacke genannt, und kann einzeln abgetrennt werden. Somit erreicht man beim Stahlrecycling auch wieder recht reinen Stahl.

Beim Aluminium ist das anders. Da die Schmelze bei geringeren Temperaturen stattfindet, verbleiben viele der Legierungselemente im Aluminium. Das hat zur Folge, dass auch in dem recycelten Aluminium noch unerwünschte Legierungen enthalten sind.

Ein, wie ich finde sehr schönes, Diagramm von Kenichi Nakajima veranschaulicht das Verhalten der Legierungen beim Recyclingprozess. Man kann dort erkennen, welche Elemente beim Recycling welches Metalls in welchen Zustand übergehen. Also verbleiben die Legierungselemente im Metall, gehen sie in die Schlacke über oder verdampfen sie sogar? Man kann hier schön sehen, wie beim Stahl (Fe, unten rechts) viele der Elemente in der grünen Schlacke-Phase befinden, während beim Aluminium (Al, rechts) viele Elemente im gelben Bereich, im Metall, verbleiben.

https://www.researchgate.net/figure/Element-radar-chart-for-the-recycling-of-Fe-Cu-Zn-Pb-Al-and-Mg-into-the-metal-phase_fig8_231027599

Dieser Umstand zeigt auch auf, weshalb eine getrennte saubere Sammlung von Aluminiumlegierungen wichtig ist, und warum Aluminiumrecycling nicht so einfach in der Praxis umzusetzen ist.