Segregacja stali nierdzewnej przy użyciu spektrometru przenośnego XRF
27 stycznia 2021
Stale nierdzewne są produkowane w wielu gatunkach różniących się m.in. składem chemicznym, od którego zależy odporność na korozję. Ponieważ zawartości cennych składników w tego typu stalach są duże, segregacja złomu stali nierdzewnej przynosi duże korzyści ekonomiczne, gdyż poszczególne gatunki stali odpornej na korozję różnią się znacząco składem chemicznym. Istotą segregacji stali nierdzewnej jest głównie ocena zawartości takich pierwiastków jak nikiel, chrom, molibden. To głównie ceny tych metali na światowych giełdach wpływają na poziom cen złomu stali nierdzewnych. Konieczność segregacji stali nierdzewnej wynika też z przyczyn czysto metalurgicznych, które wymuszają na stalownikach precyzyjne dozowanie wsadu. Zarówno nikiel jak i molibden mają niskie powinowactwo do tlenu. Oznacza to, że zawartość tych pierwiastków w roztopionej stali może być tylko podwyższana (brak możliwości zmniejszenia zawartości przez utlenienie). Przekroczenie w istotny sposób zawartości Mo i Ni spowoduje, że w efekcie prowadzonego procesu, otrzymamy tzw. wytop nietrafiony, który co najwyżej będziemy mogli przekwalifikować. Z kolei chrom ma duże powinowactwo do tlenu i w skutek procesu świeżenia stali łatwo może ulec utlenieniu i przejść do żużla (strata chromu).
Produkcja stali nierdzewnej jest opłacalna, ale wymaga olbrzymiej ilości posegregowanego złomu. Brak złomu stali nierdzewnej rodzi perturbacje na rynku stali, powodując deficyt stali odpornej na korozje i wzrost cen wyrobów gotowych. Popyt na złom stali nierdzewnej jest zwykle duży, ale dobrą koniunkturę wykorzystuje tylko ten dystrybutor złomu, który jest dostawcą złomu posegregowanego. Narzędziem podstawowym stosowanym w segregacji stopów metali, w tym stali chromowo – niklowej jest przenośny spektrometr XRF.
Zainteresowanie przenośnymi spektrometrami narasta od końca lat dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Wiele firm zajmujących się recyklingiem stali nierdzewnej ma doświadczenie szybkiego zwrotu inwestycji po nabyciu spektrometru. Firma przetwarzająca złom stali nierdzewnej w ilości ponad 100 ton/miesiąc może mieć zwrot inwestycji nawet w ciągu 3 miesięcy. Relatywnie wyższe zyski są osiągane jeśli na rynku brak jest złomu. Wtedy materiał otrzymuje odbiorca złomu płacący najlepszą cenę, ale musi mieć on pewność co deklarowanego przez dostawcę składu chemicznego segregowanego złomu. Huta stali płaci za minimalną gwarantowaną zawartość składnika stopowego. Jeśli dostarczana jest partia złomu stali 304 zawierającej nikiel w granicach 8 -12% , to cena dostawy będzie odnoszona do dolnej zawartości, tzn. do 8%. Zasadne jest w tym przypadku segregowanie złomu by otrzymać dwie oddzielne jego partie, jedną z zakresem niklu 8%-10% i drugą z zakresem 10% – 12%. Cena drugiej partii złomu będzie odpowiednio wyższa ze względu na wyższy dolny zakres zawartości niklu wynoszący 10% . Jest to granica powyżej której cena złomu wydatnie rośnie. Wartość złomu podnosi tez dodatkowo zawartość molibdenu na poziomie 2%.
Renomowana huta stali szlachetnych będzie też zwracać uwagę na pierwiastki niepożądane w procesie metalurgicznym ze względu na trudność w ich redukcji (P, V, Cu, W, Nb, Co, Sn, Pb i Ta).
Typowy producent stali nierdzewnej przeprowadza sortowanie zgrubne za pomocą przenośnego analizatora XRF i analizuje próbkę statystyczną każdej dostawy za pomocą dużego stacjonarnego analizatora iskrowego w laboratorium.
Przykładowe limity zawartości niepożądanych pierwiastków w złomie stali nierdzewnych, których przekroczenie związane jest z obniżeniem ceny złomu:
| Pierwiastek | Limit | Pierwiastek | Limit | Pierwiastek | Limit |
| P | 0,04% | W | 0,1% | Sn | 0,03% |
| V | 0,2% | Nb | 0,1% | Pb | 0,002% |
| Cu | 0,5% | Co | 0,5% | Ta | 0,2% |