Vergleichende Untersuchungen zur Aufbereitung komplexer, sondermetallhaltiger Sulfiderze mittels Flotation und hydrometallurgischer Verfahren im Hinblick auf eine optimierte Wertstoffgewinnung
Year: 2020
Type: dissertation
Abstract: Rohstoffe sind seit alters her eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung von Gesellschaft und Industrie. Dabei spielen sowohl mineralische und metallische Massenroh-stoffe eine entscheidende Rolle als auch jene Rohstoffe, die in nur vergleichsweise geringen Mengen eingesetzt werden und gerade für die heutige und zukünftige Produktion von Hoch-technologieprodukten von besonderer Relevanz sind. Die Verfügbarkeit dieser wirtschafts-strategischen Rohstoffe ist jedoch begrenzt, weshalb viele von ihnen auf der Liste der kritischen Rohstoffe 2017 der Europäischen Kommission geführt werden. Zu ihnen zählen u.a. auch Indium und Gallium. Selbst bei einem flächendeckenden und effizienten Recycling ist der steigende Rohstoffbedarf aus Abfällen nicht zu decken, weshalb auch in Zukunft auf die Primärrohstoffproduktion nicht verzichtet werden kann. Zahlreiche wirtschaftsstrategische Rohstoffe bilden jedoch keine eigenständigen Erzminerale aus, sondern liegen als Begleitelemente in anderen Wertträgern vor oder sie treten nicht in ausreichend hoher Konzentration auf, um eine darauf abgestimmte Erzgewinnung aufzubauen. Vielmehr steht die Gewinnung der Hauptmetallträger im Fokus. Im Verbund damit ist dann die Gewinnung der beibrechenden wirtschaftsstrategischen Metalle zu gestalten. Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, ein Aufbereitungsverfahren zu entwickeln, welches für zwei Gallium- bzw. Indium-haltige sulfidische Blei-Zink-Erze aus Lautenthal im Harz (Querschlag 500 West und Querschlag 700 West) alle Prozessschritte, von der Zerkleinerung bis hin zur ionenselektiven Trennung mittels Ionenaustauschern, umfasst und dabei neben der Gewinnung der Hauptmetalle die beibrechenden Metalle in den Fokus nimmt. Der erste Schritt des Verfahrens basiert auf dem seit Jahrzenten bewährten Prozess der Flotation, so dass sowohl der Bleiglanz als auch die Zinkblende jeweils in ein Konzentrat überführt werden. Die beiden Sondermetalle Gallium und Indium reichern sich gemäß den Erwartungen im Zinkblendeflotat an. In diesem ersten Schritt konnten für das Erz aus Querschlag 500 West rund 88 % des Bleis, 96 % des Zinks und 94 % des Galliums in das Flotationskonzentrat überführt werden. Für jenes aus Querschlag 700 West wurden Aus-bringen von 92 % Blei und 96 % Zink erzielt sowie 95 % des Indiums und 75 % des Galliums in die Konzentrate überführt. Anschließend wurde für eine verbesserte hydrometallurgische Verarbeitung eine thermische Behandlung der Zinkkonzentrate vor einer schwefelsauren Laugung eingesetzt, so dass für 500 West 97 % des Zinks und 85 % des Galliums in Lösung gebracht wurden (700 West: 96 % Zn, 91 % Ga, 94 % In). Für die ionenselektive Trennung haben sich zwei Ionenaustauscher als geeignet herausgestellt, welche unterschiedliche Ergebnisse generierten. In einen Fall wurde eine gute Selektivität bei gleichzeitig geringerem Ausbringen erzielt, während im anderen Fall hohe Ausbringen, verbunden mit einer etwas geringeren Selektivität nachgewiesen werden konnten. Für beide Fälle wäre eine praktische Umsetzung möglich, so dass keine der beiden Varianten bevorzugt zu behandeln ist. Bei kontinuierlicher Beschickung der Ionenaustauscher können nach vollständiger Beladung und Regenerierung des Harzes theoretischen Berechnungen zufolge die Mindestanforderungen der potentiellen Abnehmer für eine Weiterverarbeitung der Indium- und Galliumhaltigen Lösungen erfüllt werden.
DOI: 10.21268/20200327-0
Author: Haas, Andrea
Language: German
Subfield: Metals and Alloys
Field: Materials Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W3030500057