Extraction of Lanthanides and Antimony from Industrial Residues

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertation

Organisationseinheiten

Abstract

Die wachsende Nachfrage an Rohstoffen, Unsicherheiten bei der Versorgung aufgrund markt- und umweltpolitischer Entscheidungen produzierender Nationen sowie eine unzureichende Diversifizierung der Versorgungsmöglichkeiten der Verbraucherländer trugen in der jüngeren Vergangenheit zu ernstzunehmenden Engpässen sowie drastischen Preisschwankungen einiger Technologiemetalle bei. Zu ihnen zählen auch die in dieser Dissertation behandelten Seltenen Erden, Antimon und Cobalt. Obwohl eine Sekundärproduktion bzw. das Recycling einen steigenden Bedarf an Rohstoffen nicht decken kann, so bietet es dennoch die Möglichkeit einer Grundversorgung und damit einer gewissen Unabhängigkeit von primären Rohstoffmärkten. Zudem liegen die Wertmetallgehalte in vielen dieser sekundären Rohstoffe, so auch in den hierin untersuchten, um ein Vielfaches höher als in ihren Erzen, wodurch ein deutliches Energie bzw. Kosteneinsparungspotenzial bei der Gewinnung gegeben ist. Trotz dieser Argumentation zeigt sich in vielen Bereichen, dass Recycling aufgrund des Mangels an einfachen und somit kostengünstigen Verfahren nicht, oder nur eingeschränkt betrieben wird. Die gegenständliche Arbeit beschäftigt sich aus den vorhin genannten Gründen mit der Entwicklung und der Evaluierung von Prozessen, die eine Wiedergewinnung von Technologiemetallen aus Materialien, wie beispielsweise Prozesshilfsmitteln der Glasherstellung, ermöglichen. Daneben widmeten sich die Untersuchungen der Entwicklung von Verfahren, um neuartige Prozessrückstände und -schrotte einem Recycling zuführen zu können. Ebenso finden Materialien aus der Aufbereitung von Leuchtstofflampen Betrachtung, die bis dato aufgrund ihrer geringen Sammelquote keinen Aufarbeitungsschritten unterzogen werden, wobei jedoch auch hier die erforschten technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten äußerst begrenzt sind. Bei der Verwertung von Polierschlämmen der Glasindustrie zur Wiedergewinnung eines für die abermalige Produktion von Poliermitteln verwendbaren Cer-Lanthan-Mischoxids wurden zwei Möglichkeiten untersucht, wobei sich ein Aufschluss des Materials mit konzentrierter Schwefelsäure bei Temperaturen zwischen 150 und 200 °C hinsichtlich der Laugungsgrade der beiden Seltenen-Erd-Elemente (SEE) als sinnvoll herausstellte. Sowohl aus schwefelsaurer als auch salzsaurer Lösung lassen sich die SEE in Form ihrer Oxalate mühelos abtrennen, wobei die erhaltenen Feststoffe eine ausreichende Qualität für den Wiedereinsatz in der Glasproduktion aufweisen. Alternative Technologien, wie die Fällung der Seltenen Erden in Form ihrer Natrium-Doppelsulfate, wurden ebenso auf ihre Eignung getestet. Das Verfahren der Vakuumdestillation wurde zur Rückgewinnung von Antimon aus einem metallischen Prozessrückstand angewandt. Dabei und in Kombination mit dem Bau einer Versuchsanlage gelang es, Antimon in marktfähiger Qualität herzustellen und in weiterer Folge den Destillationsrückstand in seine Bestandteile aufzutrennen, sodass eine Gewinnung der übrigen Wertmetalle wie Cobalt und Seltenen Erden auf hydrometallurgischem Weg selektiv möglich ist. Die Drucklaugung eines Leuchtstoffpulvers der Lampenindustrie bildet das letzte Forschungsgebiet dieser Dissertation. Es konnte gezeigt werden, dass die Seltenen Erden Y und Eu, welche in den roten Komponenten der Leuchtstoffe vorliegen, gemäß den Literaturangaben auch in Salzsäure leicht löslich sind. Des weiteren war es möglich, Gadolinium, Terbium, Cer und Lanthan aus dem Material zu extrahieren, wobei in Abhängigkeit der Stabilität der Verbindungen des Leuchtstoffs unterschiedliche Extraktionsraten erzielt wurden. Diese liegen jedoch deutlich über jenen, die bei atmosphärischem Druck für diese Elemente erreicht werden konnten.

Details

Titel in ÜbersetzungExtraktion von Lanthaniden und Antimon aus Industriellen Rückständen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2014