铝是地球上既丰富又环保的金属。它通常被称作“绿色”金属，是一种可持续的材料，能够在不丧失其固有属性的情况下进行回收和再利用。铝的回收是效率极高的回收方式之一，其能耗比从原生材料生产铝材料（初级生产）低达 95%。全球铝的需求在上升，而初级生产在下降，预计回收铝将会填补这一空缺。初级铝生产商正在生产新产品，且这些新产品含有大量回收铝。这主要是被以下因素所推动的：

铝回收时，废铝被划分成不同等级，包含轻质和重质。初步分选结束后，轻质废铝能够当作混合级卖给铝生产商，用以生产或再次加工新的合金。不过，废铝分选得越精准，其价值就越高。持续且稳定的高纯度废铝供应意味着在熔炼过程中所需的原铝调整会更少，进而能生产出更“绿色”的产品。本文介绍了一种分选系统，它是由 AI 开发的，速度快且效率高。这个系统利用了 Ocean 的 LIBS 传感器，并且与英国最大的废金属回收商之一 H and Co, Ltd.进行了合作实施。

一、过去铝回收遇到的问题

废品回收商一直期望能有快速且成本效益高的铝分选。H and Co 总部位于英国海伦沙姆，是一家有着超过 100 年历史的第五代家族企业。像许多废品回收站那样，它自成立起就经营铁和有色金属废品。但与其他大多数废品回收站不同的是，它已有超过 30 年的铝破碎经验。

H 与 Co 的商务总监 Jason 很早便察觉到，倘若有合适的分选工具，那么在铝当中能够提取出极大的价值。他所在的公司所出售的混合铝包含着多种优质等级，然而，由于缺乏既快速又具有成本效益的分选工具来对等级和合金进行分离，并且手工分选也不可行，所以无法达成这一目标。这个概念以及需求一直都存在。只是之前一直没有合适的技术废铝出售，能够迅速且有效地对铝进行分选。在过去的十年里，铝需求有了显著的增长，这进一步推动了对分选铝的这种需求。

H and Co 如同其他废品回收商那般，会使用手持式 X 射线荧光（XRF）设备，并且知晓在线 X 射线解决方案。XRF 虽在重金属分选方面表现良好，但却不适用于铝的分选。Jason 经由一位客户（一家大型英国挤压锭和板材生产商）而得知了一家位于德克萨斯州奥斯汀的公司 AI。该公司在使用 AI的解决方案后取得了成功，并敦促进行调查。

二、传感分拣技术

AI 的首席执行官 Rick 是在元素分析领域有丰富经验的人士，他在在线传感分选技术方面已经专注了 20 多年。之前，他凭借核磁共振（NMR）和 X 射线荧光（XRF）技术实施了多个设备。然而，从 2014 年起，他将重点转移到了激光诱导击穿光谱（LIBS）上。他表示废铝出售，LIBS 技术能够提供其他方法无法达成的轻元素技术。

AI 对轻元素分选解决方案有兴趣，这促成了它与 Hydro 的合作关系。AI 为 Hydro 建造了一个分选系统，该系统用于从建筑和拆除（C+D）材料中筛选出 6063 铝合金。这一过程为 Hydro 以及任何二级熔炼厂提供了熔炼就绪的“绿色材料”，从而使他们能够实现更理想的低碳足迹。

AI 的废铝分选系统集成了 Ocean 基于 LIBS 的技术，该技术可用于更精确地分选最理想的铝等级。

AI的LIBS分选系统（图1）具有以下优势：

在线分选的优势显著，其速度比手工分选快，精度比手工分选高，一致性比手工分选强，效率也比手工分选高。同时，在线分选能够降低劳动力成本，提升安全性，还能为铝分选的优化提供有价值的数据。

Rick 对在线分选的投资回报进行了解释。他估计，当分选机以每小时 4 - 5 吨的速度运行时，完全成本（包含初始系统成本、运营成本、劳动力成本等）每千克只需几美分。并且，这一成本会被每车熔炼就绪废料所获得的溢价所抵消。

三、LIBS和™

激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种原子发射光谱技术。它会使用高能激光脉冲聚焦在样品表面。通过这种方式，能将少量样品转化为等离子体。进而使原子和离子可以发射其特征发射线。对于许多人而言，LIBS被看作是使用激光来代替电弧或火花源的光学发射光谱（OES）。LIBS在实验室和研究环境中已经使用了将近五十年。

最近的技术进步让像 Ocean 的（图 2）这样的在线 LIBS 传感器的设计得以实现，并且能够应用于工业领域。这一发展极大地拓展了 LIBS 的使用范畴，尤其在铝的分选和分析的现场操作方面。

图2. 利用LIBS技术在工业环境中快速分选非铁金属废料。

LIBS 适合分析锂（Li）、铝（Al）、镁（Mg）和铍（Be）等轻元素，而手持 XRF 不太适合。所以 LIBS 迅速获得行业认可，成为从铝废料中分选特定合金的首选方法。

Ocean 是一种工业级且高吞吐量的传感系统，它是专门为在恶劣环境中进行在线非铁金属废料分选而设计的。这种系统基于 LIBS 技术，能够迅速确定每块铝废料的化学成分，并且可以将结果传输给 AI 分选系统。凭借它，可以较为轻松地实现锻造铝与铸造铝的分离，实现铝与镁的分离，还能从混合铝废料中分离出 6XXX 等合金等级。

可以根据客户的具体需求来进行定制。需要考虑输送能力。需要考虑输入材料和尺寸。还需要考虑所需的输出和分流控制。

Ocean 被开发出来了，这使得 LIBS 金属分选在商业上具备了可能性。Ocean 的副总裁兼总经理 Lu Luo 表示，它解决了以往 LIBS 传感器存在的问题，能够每小时分选数吨废料，从消费后废料中获取到高纯度，并且还可以从 Zorba（铝废料类型）中精确地分选特定合金。

四、的在线LIBS分选技术

H 在 2020 年底开始推行 AI 的分选系统。此项目旨在从混合铝废料里稳定地提取 6063 铝合金。H 与 AI 以及 Ocean 进行了密切合作，把 LIBS 分选系统集成起来，用于对经过磁选和涡流分离后的破碎、清洁且干燥的材料进行分选。

在实施分选系统之前，主要是对铝进行加工，然后将混合铝销售到亚洲市场。分选系统实施之后，开始把有价值的那部分铝分离出来，接着将其销售给一家大型的英国挤压锭和板材生产商。

客户对收到的 6063 铝合金表示满意，此合金处于规定的公差和标准范围内（图 3）。铜和锌的去除很重要，因为挤压生产商希望材料中铜和锌的含量低于 0.1%的最大允许量。在这种情形下，含量越低越好。

图 3 的用户界面复杂但易于理解，操作员几乎不需要接受培训就能开始分选。