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T1 - Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur integrierten Aufarbeitung von Filterstäuben aus der Sekundärkupferindustrie

AU - Rumpold, René

N1 - gesperrt bis 06-11-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - In der Kupfersekundärmetallurgie findet aufgrund der Verarbeitung von kupferarmen Rohmaterialien ein hoher Eintrag weiterer Wertstoffe statt, die im Prozessverlauf über unterschiedliche Phasen entfernt werden, wo sie dann letztendlich meist in relativ hohen Konzentrationen vorhanden sind und somit deren Aufarbeitung rechtfertigen. Dementsprechend sind in modernen Kupferrecyclinghütten neben der primären Kupfergewinnung auch Sekundärprozesse zur Herstellung von markfähigen Nebenprodukten (Edelmetalle, Nickelsulfat, Blei-Zinn-Legierung etc.) aus den jeweiligen Prozessrückständen angeordnet. Der Flugstaub weist meist prozess- und einsatzmaterialbedingt neben dem gewünschten Zink noch hohe Gehalte Blei, Kupfer und Zinn auf, die somit durch Ausschleusung und externe Weiterverarbeitung der Stäube für die Gewinnung im Multi-Metall-Recycling (Mischzinnofen etc.) unzugänglich sind. Im Fall des Kayser Recycling Systems resultiert folglich ein theoretischer Wertschöpfungsentgang von 7-22 Mio. €, bei einer Staubanfallsmenge von 20 000 t/a. Daher beschäftigt sich diese Arbeit mit der Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur integrierten Aufarbeitung von Filterstäuben, um ökonomische und auch ökologische Verbesserungen über Steigerung des Gesamtausbringens oder der Qualität zu erzielen. Grundsätzlich erlauben zwei unterschiedliche Ansätze eine Aufarbeitung des erwähnten Materials. Dies sind die Erhöhung der Qualität des entstehenden Flugstaubes über Entfernung unerwünschter Elemente und Erzeugung eines potenziellen Rohstoffes für die Zinkprimärgewinnung sowie die selektive Trennung des Zinks von den weiteren Wertmetallen und deren Rückführung in das Kayser Recycling System. Zur Entwicklung von Prozessen ist die möglichst genaue Kenntnis des jeweiligen aufzuarbeitenden Stoffes essenziell, warum in dieser Arbeit neben den möglichen Recyclingstrategien auch grundlegende Prinzipien der Flugstaubentwicklung in der Kupfersekundärindustrie sowie dessen ausführliche Charakterisierung angeführt sind. Die qualitative Steigerung kann über hydrometallurgische als auch über pyrometallurgische Prinzipien erfolgen. Erstere, die sogenannte Sodalaugung führte nur zu einer ungenügenden Qualitätssteigerung, ist jedoch aufgrund der Überführung des relativ teuren Broms in eine einfach zu gewinnende Form dennoch äußerst interessant. Eine thermische Behandlung bei 1100 °C führt hingegen zu einer annehmbaren Endqualität, indem die Halogene sowie Blei nahezu vollständig aus dem Material entfernt werden. Dadurch ist wiederum über Sodalaugung eine Gewinnung des Broms sowie Rückführung des Bleis möglich. Lediglich Kupfer und Zinn verbleiben vorwiegend im Feststoff und werden somit in die Zinkindustrie ausgetragen. Die Abtrennung des Zinks kann über Reduktion und partielle Verflüchtigung oder über selektive Laugung erfolgen. Beide Verfahren zeigen positive Ergebnisse, wobei die Ausbeuten bei letzterem deutlich besser sind, jedoch sind komplexe hydrometallurgische Prozesse nur schwer in pyrometallurgischen Betrieben zu integrieren.

AB - In der Kupfersekundärmetallurgie findet aufgrund der Verarbeitung von kupferarmen Rohmaterialien ein hoher Eintrag weiterer Wertstoffe statt, die im Prozessverlauf über unterschiedliche Phasen entfernt werden, wo sie dann letztendlich meist in relativ hohen Konzentrationen vorhanden sind und somit deren Aufarbeitung rechtfertigen. Dementsprechend sind in modernen Kupferrecyclinghütten neben der primären Kupfergewinnung auch Sekundärprozesse zur Herstellung von markfähigen Nebenprodukten (Edelmetalle, Nickelsulfat, Blei-Zinn-Legierung etc.) aus den jeweiligen Prozessrückständen angeordnet. Der Flugstaub weist meist prozess- und einsatzmaterialbedingt neben dem gewünschten Zink noch hohe Gehalte Blei, Kupfer und Zinn auf, die somit durch Ausschleusung und externe Weiterverarbeitung der Stäube für die Gewinnung im Multi-Metall-Recycling (Mischzinnofen etc.) unzugänglich sind. Im Fall des Kayser Recycling Systems resultiert folglich ein theoretischer Wertschöpfungsentgang von 7-22 Mio. €, bei einer Staubanfallsmenge von 20 000 t/a. Daher beschäftigt sich diese Arbeit mit der Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur integrierten Aufarbeitung von Filterstäuben, um ökonomische und auch ökologische Verbesserungen über Steigerung des Gesamtausbringens oder der Qualität zu erzielen. Grundsätzlich erlauben zwei unterschiedliche Ansätze eine Aufarbeitung des erwähnten Materials. Dies sind die Erhöhung der Qualität des entstehenden Flugstaubes über Entfernung unerwünschter Elemente und Erzeugung eines potenziellen Rohstoffes für die Zinkprimärgewinnung sowie die selektive Trennung des Zinks von den weiteren Wertmetallen und deren Rückführung in das Kayser Recycling System. Zur Entwicklung von Prozessen ist die möglichst genaue Kenntnis des jeweiligen aufzuarbeitenden Stoffes essenziell, warum in dieser Arbeit neben den möglichen Recyclingstrategien auch grundlegende Prinzipien der Flugstaubentwicklung in der Kupfersekundärindustrie sowie dessen ausführliche Charakterisierung angeführt sind. Die qualitative Steigerung kann über hydrometallurgische als auch über pyrometallurgische Prinzipien erfolgen. Erstere, die sogenannte Sodalaugung führte nur zu einer ungenügenden Qualitätssteigerung, ist jedoch aufgrund der Überführung des relativ teuren Broms in eine einfach zu gewinnende Form dennoch äußerst interessant. Eine thermische Behandlung bei 1100 °C führt hingegen zu einer annehmbaren Endqualität, indem die Halogene sowie Blei nahezu vollständig aus dem Material entfernt werden. Dadurch ist wiederum über Sodalaugung eine Gewinnung des Broms sowie Rückführung des Bleis möglich. Lediglich Kupfer und Zinn verbleiben vorwiegend im Feststoff und werden somit in die Zinkindustrie ausgetragen. Die Abtrennung des Zinks kann über Reduktion und partielle Verflüchtigung oder über selektive Laugung erfolgen. Beide Verfahren zeigen positive Ergebnisse, wobei die Ausbeuten bei letzterem deutlich besser sind, jedoch sind komplexe hydrometallurgische Prozesse nur schwer in pyrometallurgischen Betrieben zu integrieren.

KW - Copper recycling

KW - flue dust

KW - Kupferrecycling

KW - Flugstaub

M3 - Dissertation

ER -