Selective Flotation for the Recovery of Valuable Metals from Waelz Slag

Diese Arbeit untersucht das Potenzial der selektiven Flotation als Recyclingverfahren zur Rückgewinnung wertvoller Metalle aus Wälzschlacke. Wälzschlacke ist ein Nebenprodukt des Wälzprozesses, der bei der Aufbereitung vom Staub aus Lichtbogenöfen (EAFD), zum Einsatz kommt. Während der Wälzprozess Zink in Form von Wälzoxid effizient zurückgewinnen kann, verbleiben erhebliche Mengen wertvoller Metalloxide und Metallsulfide wie Eisenoxide, Zinksulfid und Zinkoxid und Kupfersulfid in der Schlacke und gehen derzeit durch Deponierung oder wertverringernde Anwendungen im Bauwesen verloren. Angesichts zunehmender Umweltbelange und Anforderungen an die Ressourceneffizienz gewinnen alternative Aufbereitungsmethoden für Wälzschlacke an Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist es, die Trennleistung der kollektorlosen Flotation als Basis zur Trennung von zinkreichen und sulfidischen Phasen von eisenreichen Phasen in der Schlacke zu bewerten. In den Experimenten wurden Proben von vier verschiedenen Industriestandorten untersucht. Vor der Flotation erfolgte eine Charakterisierung der Proben mittels SEM-EDX-Analyse in Kombination mit einem Konversionsprogramm und der Anwendung von Phasenclustering. Die Flotationsversuche wurden unter Laborbedingungen mit einem minimalen Reagenzeinsatz durchgeführt, der sich auf ein Schaummittel beschränkt, um die inhärente Flotierbarkeit der Materialien zu untersuchen. Die getrennten Proben wurden mittels SEM-EDX und eines Konversionsprogramms analysiert. Die Betrachtung von Zinksulfid, Schwefel, Kupfer und Eisenoxid, bewertete die Trennleistung. Dafür wurden die Ergebnisse der Phasenzusammensetzungen vor und nach der Flotation verglichen. Die Ergebnisse zeigen eine allgemeine Tendenz zur Anreicherung von sulfidischen und zinkhaltigen Phasen in den Flotationskonzentraten, insbesondere in den frühen Phasen der Flotation, während Eisenoxide teilweise in den Tailings zurückgehalten werden. Die erzielten Anreicherungsfaktoren bleiben jedoch bescheiden: Die Zinkanreicherungsfaktoren überschreiten 1,4 nicht, und die Eisenanreicherung in den Tailings liegt in den Konzentraten im Vergleich zum Ausgangsmaterial zwischen 10 und 25 %. Die begrenzte Selektivität wird auf die mineralogischen Eigenschaften der Schlacke zurückgeführt, insbesondere auf das geringe Vorkommen und die feine Korngröße der hydrophoben Zinkphasen. Insgesamt liefert die Studie eine grundlegende Ausgangsbasis für das Flotationsverhalten von Wälzschlacke. Die Ergebnisse zeigen, dass die kollektorlose Flotation zwar Potenzial aufweist, jedoch eine weitere Optimierung benötigt. Der Einsatz von Kollektoren, Depressoren und pH-Kontrolle ist unerlässlich, um eine wirtschaftlich tragfähige Metallrückgewinnung zu erreichen. Zukünftige Arbeiten sollten sich auch mit der Modifizierung der Partikelgröße des Zinksulfids und einer verbesserten Prozessgestaltung befassen, um die Trennleistung zu steigern.