德国是一个工业生产国，社会繁荣在很大程度上取决于铬、镍、铜和钴等金属原材料的供应。然而，随着全球对原材料需求量的增加，这些金属正变得越来越稀缺。当前矿产资源的短缺现象愈发凸显，这让回收稀缺原料成为金属原材料稀缺的解决之道。

为改善工业对原材料的获取方式，弗劳恩霍夫激光技术研究所和Cronimet Ferroleg公司联合开发了一种基于激光传感器技术的金属废料分拣工艺，研究团队开发的新型传感器使金属原材料的回收效率比以前提高了数倍。

更好的平衡，生态和经济

回收不能再使用的废旧金属，如管道、金属板、工具、旧电缆、电气和电子废料以及家庭或拆迁中的旧零件熔化，然后按金属或合金分类，就能在几乎不损失质量的情况下重新使用。

一旦使用金属回收的新方法，将使成本昂贵、技术复杂，甚至有危险性的矿产开采变得不再紧迫，也无需额外承担运输原材料的费用。由于废旧金属材料的本身价值很高，使用这种回收工艺既可以收回成本又能比采矿产生更少的二氧化碳。

■基于激光的传感器技术的发展，促进了未来金属的回收利用（来源：德国卡尔斯鲁厄Cronimet Ferroleg公司）

但有一个关键问题就是金属废料的价格、可用性及其回收率取决于许多相互依赖的因素，比如采矿市场的价格波动、产品的生命周期及其回收率、加工过程中的损失、技术上的可回收性和相关合金的价值。

另外，全球市场也存在着不可预测的波动，如果采矿得到金属的成本上升，对应的金属废品的供应量就会下降，反之亦然。这些不确定因素都会给企业带来高风险。

激光技术带来大变革

弗劳恩霍夫激光技术研究所与德国卡尔斯鲁厄的Cronimet Ferroleg公司共同开发了一种基于激光的新型分拣工艺。它是作为德国联邦教育和研究部（BMBF）资助的PLUS项目的一部分而开发，能使金属废料中合金的检测和分拣速度更快、准确性更高。

2020年，该试验工厂在卡尔斯鲁厄的Cronimet Ferroleg公司基地投入运行，并取得了显著成绩。在这项激光回收金属的独特设计中，还可适用于加工高速钢（HSS）。高速钢刀具中含有钴等宝贵的合金元素，在任何一家五金店都能找到，比如在钻头或铣头上。

目前常见的工艺，仅能对少数合金做费力的手工检测。用于PLUS项目的激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，此前经过了弗劳恩霍夫激光技术研究所的开发再升级。这种技术能从很小的废旧零件中识别出20多种特殊合金，而且整个识别过程自动、快速且无需人工接触。这项技术能在很短时间内处理更多的废品，达到更高的等级纯度。

■在BMBF PLUS项目开发的基于激光的分类过程中，可以从金属废料中有效回收有价值的合金

欧洲的未来技术

作为2020年欧盟启动的REVaMP项目的一部分，弗劳恩霍夫激光技术研究所积极致力于向欧洲各国分享其在材料分析领域的专业知识。该项目计划持续三年半，由来自西班牙、波兰和德国等国的公司和研究机构组成的国际联盟提供支持。

研究所负责材料分析的专家Fricke-Begemann博士说：“我们的目标是将汇集到的专业知识整合进PLUS项目，无论涉及哪种合金。我们希望设计的传感器能很好地集成到当前的工业设备中，从而提高回收流程的效率。”

要回收的合金的成分和性能是什么？交货的材料中含有多少铅？材料什么时候开始熔化，需要添加多少能量？这些问题都是REVaMP项目的研究重点，这也将在未来得到更准确的答案。如果成功，这种金属回收技术势必会帮助欧洲摆脱对全球原材料市场的过度依赖，整体提高欧洲企业在稀缺金属资源上的利用效率。