Strategies for the amelioration of a TBZC intermediate product

Titel in Übersetzung: Stragegien zur Aufwertung eines TBZC basierten Zwischenproduktes

Moritz Weitbacher

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem Verfahren zur hydrometallurgischen Aufbereitung von eisen- und zinkhaltigen Rückständen. In einem Fällungsschritt wird das Zink idealerweise als Zinkhydroxid aus der Salzlösung gefällt. In einem weiteren Schritt wird es dann unter Dampfentwicklung zu ZnO kalziniert. In praktischen Experimenten wurde jedoch beobachtet, dass das Zink als Zinkhydroxychloridverbindung mit der Bezeichnung tetrabasisches Zinkchlorid (TBZC) mit der chemischen Formel Zn5(OH)8Cl2∙H2O ausgefällt wird. Infolgedessen wurden bei der Kalzinierung Zinkverluste von bis zu 20 % aufgrund der Verdampfung von ZnCl2 festgestellt. Daher werden im Folgenden verschiedene Ansätze untersucht, um die Zinkverluste durch die selektive Entfernung von Chlor zu minimieren. In diesem Zusammenhang wurden zwei Hauptkonzepte untersucht. Zum einen wurde der thermische Weg betrachtet, mit den Optionen Klinkern und Pyrohydrolyse. Zum anderen wurde die hydrometallurgische Behandlung am Beispiel der Sodalaugung zur Entchlorung des TBZC untersucht. Beide Verfahren wurden in drei Schritten bewertet, wobei der erste Schritt eine Literaturstudie zu relevanten Aspekten sowie zu ähnlichen Rückständen war, für die diese Verfahren eingesetzt werden. Anschließend wurden thermodynamische Berechnungen in FactSage und Hydra durchgeführt, um erste Einblicke in die jeweiligen Reaktionsmechanismen zu gewinnen. Schließlich wurden diese Berechnungen durch Experimente im Labormaßstab validiert und mit diesen verglichen. Darüber hinaus wurde eine alternative Route untersucht, mit welcher sich die Fällung von Zink als TBZC verhindern ließe. Während der thermischen Behandlung zeigten sowohl die unbehandelte als auch die bereits hydrometallurgisch behandelte Zinkverbindung eine Farbveränderung und verloren ihre rein weiße Farbe. Da das optische Erscheinungsbild ein wichtiger Qualitätsaspekt für hochqualitatives Zinkoxid ist, wurden auch die Ursachen für diese Farbveränderung anhand der Literatur untersucht. Insgesamt erzielten beide Verfahren zufriedenstellende Ergebnisse mit einer Trennung zwischen Zink und Chlor auf die beiden Phasen von 99 % bei der Pyrohydrolyse und 98 % bei der Sodalaugung bei 80 °C. In der weniger komplexen Klinkerbehandlung ohne Wasserdampf wurde hingegen nur eine Trennung von 85 % erreicht. Aus Literatur und thermodynamischen Berechnungen geht jedoch hervor, dass auch die trockene thermische Behandlung ein vielversprechender Weg zur Entchlorung ist, der gleichzeitig die Kosten niedrig hält.
Titel in ÜbersetzungStragegien zur Aufwertung eines TBZC basierten Zwischenproduktes
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Steinlechner, Stefan, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung1 Juli 2022
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2022

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 04-03-2025

Schlagwörter

  • Recycling
  • TBZC
  • industrieller Reststoff
  • Entchlorung
  • Zink
  • Zinkhydroxychlorid

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