Characterisation and Metallurgical Treatment of Jarosite Residues from Zinc and Platinum Production

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertation

Autoren

Abstract

Metallurgische Nebenprodukte werden oft trotz ihrer teilweise erheblichen Metallgehalte als Abfälle angesehen und deponiert. Neben dem Verlust an Metallen führt dies häufig auch zu Problemen bei der Entsorgung, da strenger werdende Umweltauflagen immer größere Herausforderungen darstellen. Die Adaptierung und Entwicklung von Verfahren, die eine Verwertung solcher Reststoffe ermöglichen, setzen detailliertes Wissen über die Eigenschaften des Materials und dessen Komponenten voraus. Es wurden in erster Linie hydrometallurgische Reststoffe verschiedener Zinkhütten untersucht. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus unterschiedlichen Nebenprodukten die während des gesamten Prozesses entstehen. Der Hauptteil ist jedoch ein Fällungsprodukt, bestehend aus dem Mineral „Jarosit“ nach welchem oftmals das gesamte Material ebenfalls als „Jarosit“ bezeichnet wird. Außerdem erfolgte auch die Charakterisierung eines ähnlichen Rückstandes der Platinproduktion. Es wurden mehrere Analysemethoden für die Charakterisierung dieser Reststoffe getestet. Beginnend mit der Probenaufbereitung und chemischen Gesamtanalysen, lag der Schwerpunkt auf Elektronenstrahlmethoden und der Bestimmung der mineralogischen Zusammensetzung. Die Identifizierung der wertmetalltragenden Phasen war von besonderer Bedeutung. Dabei konnten die Grenzen der unterschiedlichen Methoden und deren Nutzen aufgezeigt werden. In enger Zusammenarbeit mit den Forschungsbereichen Nichteisenmetallurgie und Aufbereitung wurde eine Vielzahl an Versuchen mit diesen Materialien durchgeführt. Der Jarositrückstand aus der Zinkproduktion enthält an Wertmetallen vor allem Zink (2.2- 6.6 %), Blei (4.0-7.1 %) und Silber (80-219 ppm). Kupfer kommt im Bereich von einigen Zehntel Prozent vor, ist aber von untergeordneter Bedeutung. Gold wurde bei vielen chemischen Analysen im Bereich um 1 ppm nachgewiesen, was aufgrund der üblicherweise heterogenen Verteilung von Gold (Nuggeteffekt) aber nur als Annäherungswert angesehen werden kann. Bei der mineralogischen Charakterisierung stellte besonders die durchwegs geringe Korngröße des Materials eine besondere Herausforderung dar. Für das Jarositmaterial aus der Zinkproduktion wurden 90 % <30 µm und 57 % <10 µm sowie für den Jarosit aus der Platinproduktion 100 % <40 µm und 45 % <10 µm ermittelt. Als wertmetalltragende Phasen im Jarosit aus der Zinkproduktion wurde vor allem das Mineral Jarosit identifiziert, welches einige Prozent Blei und Zink beinhalten kann. Weitere identifizierte Phasen, welche diese Metalle enthalten sind: Zinkferrit (Franklinit), Sphalerit, Galenit, Anglesit und Lithargit. Silber wurde vor allem gemeinsam mit Kupfer als Einschlüsse in Quarz, Feldspat und Sphaleritpartikeln gefunden. Mit dem Jarositmaterial aus der Zinkproduktion wurden erfolgreich Versuche zur pyrometallurgischen Verwertung durchgeführt. Dabei entstand eine Schlacke, die nahezu frei von Schwermetallen ist, eine Metalllegierung welche Blei, Silber (Kupfer und Gold) sammelte und ein Abgas welches das Zink in Form von Zinkoxid enthielt. Die Schlacke wurde auch positiv auf ihre Eignung als Sandersatz in Beton getestet. Die Charakterisierung des Jarositrückstandes aus der Platinproduktion erfolgte auf dieselbe Art und Weise. Als einziges Wertmetall ist Ni interessant (3.7-8.4 %). Es wurden pyrometallurgische Versuche durchgeführt, die auf demselben Prinzip beruhen, jedoch mit dem Unterschied, dass das Metallprodukt eine Fe-Ni Legierung ist. Auch diese Versuche verliefen erfolgreich. Im Zuge der pyrometallurgischen Verarbeitung beider Materialien wurden auch die Zwischen- und Endprodukte im Detail charakterisiert, um die Prozesse optimieren zu können. Anhand der Erkenntnisse aus dieser Arbeit entstand ein Konzept zur Charakterisierung solcher und ähnlicher Materialien. Damit soll die chemische und mineralogische Zusammensetzung von unbekannten Reststoffen auf deren Nutzen zur Metallgewinnung evaluier

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung und metallurgische Verwertung von Jarositrückständen aus der Zink- und Platinproduktion
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2020