Evaluation of the Behavior of Trace Elements in Industrial Residual Materials under Pyrometallurgical Chlorine Treatment by Means of Algorithmic and Thermodynamic Simulations

Die Untersuchungen umfassen ein selektives Chlorierungskonzept für bestimmte Elemente aus Zink- und Nickelrückständen. Goethit und Jarosit sind eisenhaltige Rückstände, die in der Zinkindustrie und Nickelindustrie anfallen, und sie enthalten wertvolle Elemente neben Schwermetallen. Das Recycling dieser Elemente ist ökologisch vorteilhaft. Ziel dieser Untersuchung war es, die angestrebten Wertkomponenten aus den Rückständen zu gewinnen und die Grundlagen des Chlorierungsprozesses zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen des Einsatzes verschiedener Chlorierungsmittel wie Aluminiumchlorid-Hexahydrat, Eisenchlorid-Hexahydrat und Magnesiumchlorid-Hexahydrat untersucht. Die Studie untersuchte weiters die Auswirkungen des Einsatzes verschiedener stöchiometrischer Mengen dieser Mittel bei unterschiedlichen Erhitzungsgeschwindigkeiten auf die Effizienz der Extraktion der Elemente. Die Experimente wurden mit einer simultanen thermischen Analyse durchgeführt, um eine pyrometallurgische Chlorierung zu simulieren. Es wurden mehr als 120 Experimente unter verschiedenen Versuchsbedingungen und unter Variation vieler Parameter durchgeführt. Die gesammelten Reaktionsprodukte wurden zur weiteren Analyse aufbewahrt. Die gesammelten Daten wurden mit Hilfe eines Python-Algorithmus ausgewartet, um die resultierenden Kurven der thermischen Analyse darzustellen und kinetisch Parameter der Reaktion zu berechnen. Die Rasterelektronenmikroskopie mit der Möglichkeit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie wurde verwendet, um Scans mit hoher Vergrößerung zu erstellen, um die Mikrostruktur der entstandenen Materialien zu untersuchen und Element-Mappings zu erstellen, um eine bessere Vorstellung von der chemischen Zusammensetzung der Proben zu erhalten. Das Ergebnis dieser Arbeit lässt sich anhand der besten Effizienz der Extraktion für die angestrebten Elemente und ihrer optimalen Versuchsanordnung zusammenfassen. In diesem Rahmen war Magnesiumchlorid Hexahydrat bei der selektiven Chlorierungsbehandlung konstant am effektivsten und lieferte die höchste Effizienz der Extraktion für die angestrebten wertvollen Elemente, gefolgt von Eisenchlorid Hexahydrat, während Aluminiumchlorid Hexahydrat sich am wenigsten geeignet zeigte. Im letzten Kapitel dieser Arbeit wurde eine Varianzanalyse durchgeführt, um die optimale Konfiguration für den Versuch und die Bedeutung der einzelnen Versuchsparameter zu ermitteln.