Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen Rückgewinnung von Wertmetallen aus Reststoffen der Blei- und Zinkindustrie

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertation

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title = "Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen R{\"u}ckgewinnung von Wertmetallen aus Reststoffen der Blei- und Zinkindustrie",
abstract = "Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen R{\"u}ckgewinnung der Wertmetalle Blei, Zink und Silber aus R{\"u}ckst{\"a}nden der prim{\"a}ren Blei- und Zinkgewinnung. Die unterschiedlichen Herstellwege beider Massenmetalle zeigen sich in den anfallenden Reststoffen, womit es sich bei den pyrometallurgischen Blei- bzw. Blei-Zink-R{\"u}ckst{\"a}nden um Schlacken und bei den Reststoffen der hydrometallurgischen Zinkproduktion um Laugungs- und Laugenreinigungsr{\"u}ckst{\"a}nde handelt. Neben der Verarbeitung gegenw{\"a}rtig anfallender Reststoffe stellen vor allem deponierte R{\"u}ckst{\"a}nde, wie die beispielsweise in dieser Arbeit aufgearbeitete Blei-Schachtofenschlacke mit 22,50 Gew.-% Zink, 9,30 Gew.-% Blei und 1000 ppm Silber eine prim{\"a}re Ressourcen schonende Rohstoffquelle dar. Die Evaluierung bestehender hydro- und pyrometallurgischer Recyclingverfahren zeigt in Kombination mit der Charakterisierung der Reststoffe, dass eine {\"o}kologische Aufarbeitung nur im Zuge eines pyrometallurgischen Prozesses m{\"o}glich ist. Als technische und {\"o}konomische Voraussetzung m{\"u}ssen die r{\"u}ckgewonnen Wertmetalle in verschiedenen Fraktionen als verkaufsf{\"a}hige Zwischenprodukte anfallen. Der in dieser Arbeit dargestellte „Blei-Bad-Recyclingprozess“ erf{\"u}llt diese Anforderungen, wobei auf einem Sammelmetallbad aus Blei die karbothermische Reduktion der im Reststoff enthaltenen Wertmetalle erfolgt. Das reduzierte Zink verfl{\"u}chtigt unter den vorliegenden Bedingungen, wohingegen sich Blei und Silber im darunterliegenden Metallbad l{\"o}sen. F{\"u}r die oxidischen Schlacken aus der Bleiproduktion bzw. der in dieser Arbeit detailliert behandelten Imperial-Smelting-Schlacke erfolgt eine direkte Verarbeitung ohne Vorbehandlung, aber auch ohne vorangehende Wertmetallanreicherung. Im Unterschied dazu zeichnet sich der hydrometallurgische Zinkr{\"u}ckstand durch eine Vielzahl an enthaltenen Mineralphasen aus, wodurch Versuche zur Anreicherung von Silber und Blei mittels Flotation durchgef{\"u}hrt wurden. Die mineralogische Vielfalt macht es jedoch auch notwendig eine thermische Vorbehandlung unter oxidierenden Bedingungen durchzuf{\"u}hren, um den enthaltenen Schwefel vor der karbothermischen Reduktion abzutrennen. Zur Einstellung optimaler Prozessparameter im „Blei-Bad-Recyclingprozess“ ist f{\"u}r beide Reststoffe eine Prozesssimulation mit einer Validierung durch Laborma{\ss}stabsversuche enthalten. Anschlie{\ss}end sind Versuche im Technikumsma{\ss}stab im Top Blown Rotary Converter („In-Bath“ Reaktor) als auch im Gleichstrom-Elektroreduktionsofen („In-Bed“ Reaktor) dargestellt, um den f{\"u}r die Aufarbeitung geeignetsten Reaktortyp zu bestimmen. Dabei zeichnet sich der TBRC gegen{\"u}ber dem DC-SAF durch eine bessere Trennung der Wertmetalle in den Produktfraktionen und durch eine selektivere Reduktion aus.",
keywords = "Blei-Bad-Recyclingprozess, hydrometallurgischer Zinkr{\"u}ckstand, pyrometallurgischer Bleir{\"u}ckstand, Metallbadreduktion, Gleichstrom-Elektroreduktionsofen, Top Blown Rotary Converter, Ag-Flotation, lead-bath recycling process, hydrometllurgical zinc-residue, pyrometallurgical lead-residue, DC-Submerged-Arc-Furnace, Top Blown Rotary Converter, silver-flotation",
author = "Alois Unger",
note = "gesperrt bis null",
year = "2015",
language = "Deutsch",

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TY - THES

T1 - Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen Rückgewinnung von Wertmetallen aus Reststoffen der Blei- und Zinkindustrie

AU - Unger, Alois

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen Rückgewinnung der Wertmetalle Blei, Zink und Silber aus Rückständen der primären Blei- und Zinkgewinnung. Die unterschiedlichen Herstellwege beider Massenmetalle zeigen sich in den anfallenden Reststoffen, womit es sich bei den pyrometallurgischen Blei- bzw. Blei-Zink-Rückständen um Schlacken und bei den Reststoffen der hydrometallurgischen Zinkproduktion um Laugungs- und Laugenreinigungsrückstände handelt. Neben der Verarbeitung gegenwärtig anfallender Reststoffe stellen vor allem deponierte Rückstände, wie die beispielsweise in dieser Arbeit aufgearbeitete Blei-Schachtofenschlacke mit 22,50 Gew.-% Zink, 9,30 Gew.-% Blei und 1000 ppm Silber eine primäre Ressourcen schonende Rohstoffquelle dar. Die Evaluierung bestehender hydro- und pyrometallurgischer Recyclingverfahren zeigt in Kombination mit der Charakterisierung der Reststoffe, dass eine ökologische Aufarbeitung nur im Zuge eines pyrometallurgischen Prozesses möglich ist. Als technische und ökonomische Voraussetzung müssen die rückgewonnen Wertmetalle in verschiedenen Fraktionen als verkaufsfähige Zwischenprodukte anfallen. Der in dieser Arbeit dargestellte „Blei-Bad-Recyclingprozess“ erfüllt diese Anforderungen, wobei auf einem Sammelmetallbad aus Blei die karbothermische Reduktion der im Reststoff enthaltenen Wertmetalle erfolgt. Das reduzierte Zink verflüchtigt unter den vorliegenden Bedingungen, wohingegen sich Blei und Silber im darunterliegenden Metallbad lösen. Für die oxidischen Schlacken aus der Bleiproduktion bzw. der in dieser Arbeit detailliert behandelten Imperial-Smelting-Schlacke erfolgt eine direkte Verarbeitung ohne Vorbehandlung, aber auch ohne vorangehende Wertmetallanreicherung. Im Unterschied dazu zeichnet sich der hydrometallurgische Zinkrückstand durch eine Vielzahl an enthaltenen Mineralphasen aus, wodurch Versuche zur Anreicherung von Silber und Blei mittels Flotation durchgeführt wurden. Die mineralogische Vielfalt macht es jedoch auch notwendig eine thermische Vorbehandlung unter oxidierenden Bedingungen durchzuführen, um den enthaltenen Schwefel vor der karbothermischen Reduktion abzutrennen. Zur Einstellung optimaler Prozessparameter im „Blei-Bad-Recyclingprozess“ ist für beide Reststoffe eine Prozesssimulation mit einer Validierung durch Labormaßstabsversuche enthalten. Anschließend sind Versuche im Technikumsmaßstab im Top Blown Rotary Converter („In-Bath“ Reaktor) als auch im Gleichstrom-Elektroreduktionsofen („In-Bed“ Reaktor) dargestellt, um den für die Aufarbeitung geeignetsten Reaktortyp zu bestimmen. Dabei zeichnet sich der TBRC gegenüber dem DC-SAF durch eine bessere Trennung der Wertmetalle in den Produktfraktionen und durch eine selektivere Reduktion aus.

AB - Die vorliegende Dissertation beinhaltet die Entwicklung eines Recyclingprozesses zur simultanen Rückgewinnung der Wertmetalle Blei, Zink und Silber aus Rückständen der primären Blei- und Zinkgewinnung. Die unterschiedlichen Herstellwege beider Massenmetalle zeigen sich in den anfallenden Reststoffen, womit es sich bei den pyrometallurgischen Blei- bzw. Blei-Zink-Rückständen um Schlacken und bei den Reststoffen der hydrometallurgischen Zinkproduktion um Laugungs- und Laugenreinigungsrückstände handelt. Neben der Verarbeitung gegenwärtig anfallender Reststoffe stellen vor allem deponierte Rückstände, wie die beispielsweise in dieser Arbeit aufgearbeitete Blei-Schachtofenschlacke mit 22,50 Gew.-% Zink, 9,30 Gew.-% Blei und 1000 ppm Silber eine primäre Ressourcen schonende Rohstoffquelle dar. Die Evaluierung bestehender hydro- und pyrometallurgischer Recyclingverfahren zeigt in Kombination mit der Charakterisierung der Reststoffe, dass eine ökologische Aufarbeitung nur im Zuge eines pyrometallurgischen Prozesses möglich ist. Als technische und ökonomische Voraussetzung müssen die rückgewonnen Wertmetalle in verschiedenen Fraktionen als verkaufsfähige Zwischenprodukte anfallen. Der in dieser Arbeit dargestellte „Blei-Bad-Recyclingprozess“ erfüllt diese Anforderungen, wobei auf einem Sammelmetallbad aus Blei die karbothermische Reduktion der im Reststoff enthaltenen Wertmetalle erfolgt. Das reduzierte Zink verflüchtigt unter den vorliegenden Bedingungen, wohingegen sich Blei und Silber im darunterliegenden Metallbad lösen. Für die oxidischen Schlacken aus der Bleiproduktion bzw. der in dieser Arbeit detailliert behandelten Imperial-Smelting-Schlacke erfolgt eine direkte Verarbeitung ohne Vorbehandlung, aber auch ohne vorangehende Wertmetallanreicherung. Im Unterschied dazu zeichnet sich der hydrometallurgische Zinkrückstand durch eine Vielzahl an enthaltenen Mineralphasen aus, wodurch Versuche zur Anreicherung von Silber und Blei mittels Flotation durchgeführt wurden. Die mineralogische Vielfalt macht es jedoch auch notwendig eine thermische Vorbehandlung unter oxidierenden Bedingungen durchzuführen, um den enthaltenen Schwefel vor der karbothermischen Reduktion abzutrennen. Zur Einstellung optimaler Prozessparameter im „Blei-Bad-Recyclingprozess“ ist für beide Reststoffe eine Prozesssimulation mit einer Validierung durch Labormaßstabsversuche enthalten. Anschließend sind Versuche im Technikumsmaßstab im Top Blown Rotary Converter („In-Bath“ Reaktor) als auch im Gleichstrom-Elektroreduktionsofen („In-Bed“ Reaktor) dargestellt, um den für die Aufarbeitung geeignetsten Reaktortyp zu bestimmen. Dabei zeichnet sich der TBRC gegenüber dem DC-SAF durch eine bessere Trennung der Wertmetalle in den Produktfraktionen und durch eine selektivere Reduktion aus.

KW - Blei-Bad-Recyclingprozess

KW - hydrometallurgischer Zinkrückstand

KW - pyrometallurgischer Bleirückstand

KW - Metallbadreduktion

KW - Gleichstrom-Elektroreduktionsofen

KW - Top Blown Rotary Converter

KW - Ag-Flotation

KW - lead-bath recycling process

KW - hydrometllurgical zinc-residue

KW - pyrometallurgical lead-residue

KW - DC-Submerged-Arc-Furnace

KW - Top Blown Rotary Converter

KW - silver-flotation

M3 - Dissertation

ER -