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T1 - Wiederaufbereitung von Bergehalden und Schlickerteichen der Kaolinaufbereitung

AU - Spiess, Valentin

N1 - gesperrt bis 01-05-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der ressourceneffizienten Nutzung von Industrieminerallagerstätten durch die Verwertung historischer Aufbereitungsrückstände am Beispiel der Kaolinlagerstätte Kriechbaum.Bei der Aufbereitung von Rohkaolin aus primären Lagerstätten fallen erhebliche Massenanteile an quarz- und feldspatreichen, bereits vergleichsweise eisenarmen Bergen an, die am Standort Kriechbaum als feinsandig-schluffige Mittelfraktion in Schlammteichen und als Grobfraktion in Halden abgelagert wurden. Die chemisch-mineralogischen Unterschiede dieser Rohstoffe ergeben sich aus der mineralspezifischen Korngrößenverteilung ihrer Hauptmineralphasen (Quarz, Kalifeldspat, Kaolinit und Hellglimmer) und führen zu unterschiedlichen Verwertungsmöglichkeiten.Die Arbeit spannt einen Bogen über die Untersuchungen, welche an den Lehrstühlen für Aufbereitung und Veredlung bzw. Geologie und Lagerstättenlehre der Montanuniversität Leoben sowie bei Forschungspartnern im In- und Ausland durchgeführt wurden. Das übergeordnete Ziel bestand in der konzeptuellen Entwicklung eines Aufbereitungsverfahrens für hochwertige Quarzsande und kaolinitreiche Rohstoffe für die keramische Industrie aus Rohgütern der Schlickerteiche und Bergehalden. Anfallende Nebenprodukte (Kaolin, Feldspat, Glimmer und Vorkonzentrate der Schwermineralfraktion) wurden für eine potenzielle Nutzung charakterisiert.Die Untersuchungen umfassen zunächst eine ausführliche Charakterisierung der Aufbereitungsabgänge nach der Methode der „aufbereitungstechnischen Merkmalsklassenanalyse“. Dabei wurden geochemische Analysen innerhalb definierter Merkmalsklassen quantitativ mit den physikalischen Merkmalswerten dieser Fraktionierung kombiniert. Auf dieser Grundlage wurden systematische Aufbereitungsversuche durchgeführt, welche Zerkleinerung (Stab- und VSI-Prallmühlen), Attrition, Magnetscheidung (HGMS, VRPHGMS der Bauart SLon, DHIMS), Glimmer- und Feldspatflotation sowie sensorbasierte Sortierung (VIS) und Elektroscheidung (Korona-Walzenscheider) umfassten.Die Rohgüter der Bergehalden wurden hinsichtlich ihrer mineralspezifischen Bruchcharakteristik untersucht und anschließend Zerkleinerungsversuche mittels Trommel- und VSI-Prallmühlen durchgeführt. An Rohgütern der Schlickerteiche wurden kinetische Attritionsuntersuchungen unternommen.Um paramagnetische Schwerminerale und Glimmer abzutrennen, wurden Magnetscheidungsversuche an verschiedenen Magnetscheidertypen im Labor- wie auch im Pilotmaßstab durchgeführt, sowohl in trockener als auch nasser Betriebsweise. Die Ergebnisse wurden anhand von Bilanzta-feln und Teilungskurven (basierend auf Suszeptibilitätsanalysen) ausgewertet.Flotationsversuche an allen relevanten Rohgütern unter Berücksichtigung der Prozessführung und verschiedener Vorbehandlungsarten (z.B. Zerkleinerung oder Kombination mit sensorgestützter Sortierung) bildeten den Schwerpunkt der Versuchstätigkeit. Die Glimmerflotation mit kationen-aktiven Tensiden in schwefelsaurer Trübe wurde mit physikalischer Abtrennung verglichen. Die Feldspatflotation wurde sowohl mit als auch ohne HF-Aktivierung durchgeführt, wobei der Einfluss von pH-Wert und Reagenzdosierung auf das Ausbringen und die Flotationskinetik untersucht wurde. Die Konzentrate der Aufbereitungsversuche wurden abschließend chemisch-mineralogisch bzw. keramotechnisch untersucht und mit handelsüblichen Produkten aus Primärrohstoffquellen verglichen.

AB - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der ressourceneffizienten Nutzung von Industrieminerallagerstätten durch die Verwertung historischer Aufbereitungsrückstände am Beispiel der Kaolinlagerstätte Kriechbaum.Bei der Aufbereitung von Rohkaolin aus primären Lagerstätten fallen erhebliche Massenanteile an quarz- und feldspatreichen, bereits vergleichsweise eisenarmen Bergen an, die am Standort Kriechbaum als feinsandig-schluffige Mittelfraktion in Schlammteichen und als Grobfraktion in Halden abgelagert wurden. Die chemisch-mineralogischen Unterschiede dieser Rohstoffe ergeben sich aus der mineralspezifischen Korngrößenverteilung ihrer Hauptmineralphasen (Quarz, Kalifeldspat, Kaolinit und Hellglimmer) und führen zu unterschiedlichen Verwertungsmöglichkeiten.Die Arbeit spannt einen Bogen über die Untersuchungen, welche an den Lehrstühlen für Aufbereitung und Veredlung bzw. Geologie und Lagerstättenlehre der Montanuniversität Leoben sowie bei Forschungspartnern im In- und Ausland durchgeführt wurden. Das übergeordnete Ziel bestand in der konzeptuellen Entwicklung eines Aufbereitungsverfahrens für hochwertige Quarzsande und kaolinitreiche Rohstoffe für die keramische Industrie aus Rohgütern der Schlickerteiche und Bergehalden. Anfallende Nebenprodukte (Kaolin, Feldspat, Glimmer und Vorkonzentrate der Schwermineralfraktion) wurden für eine potenzielle Nutzung charakterisiert.Die Untersuchungen umfassen zunächst eine ausführliche Charakterisierung der Aufbereitungsabgänge nach der Methode der „aufbereitungstechnischen Merkmalsklassenanalyse“. Dabei wurden geochemische Analysen innerhalb definierter Merkmalsklassen quantitativ mit den physikalischen Merkmalswerten dieser Fraktionierung kombiniert. Auf dieser Grundlage wurden systematische Aufbereitungsversuche durchgeführt, welche Zerkleinerung (Stab- und VSI-Prallmühlen), Attrition, Magnetscheidung (HGMS, VRPHGMS der Bauart SLon, DHIMS), Glimmer- und Feldspatflotation sowie sensorbasierte Sortierung (VIS) und Elektroscheidung (Korona-Walzenscheider) umfassten.Die Rohgüter der Bergehalden wurden hinsichtlich ihrer mineralspezifischen Bruchcharakteristik untersucht und anschließend Zerkleinerungsversuche mittels Trommel- und VSI-Prallmühlen durchgeführt. An Rohgütern der Schlickerteiche wurden kinetische Attritionsuntersuchungen unternommen.Um paramagnetische Schwerminerale und Glimmer abzutrennen, wurden Magnetscheidungsversuche an verschiedenen Magnetscheidertypen im Labor- wie auch im Pilotmaßstab durchgeführt, sowohl in trockener als auch nasser Betriebsweise. Die Ergebnisse wurden anhand von Bilanzta-feln und Teilungskurven (basierend auf Suszeptibilitätsanalysen) ausgewertet.Flotationsversuche an allen relevanten Rohgütern unter Berücksichtigung der Prozessführung und verschiedener Vorbehandlungsarten (z.B. Zerkleinerung oder Kombination mit sensorgestützter Sortierung) bildeten den Schwerpunkt der Versuchstätigkeit. Die Glimmerflotation mit kationen-aktiven Tensiden in schwefelsaurer Trübe wurde mit physikalischer Abtrennung verglichen. Die Feldspatflotation wurde sowohl mit als auch ohne HF-Aktivierung durchgeführt, wobei der Einfluss von pH-Wert und Reagenzdosierung auf das Ausbringen und die Flotationskinetik untersucht wurde. Die Konzentrate der Aufbereitungsversuche wurden abschließend chemisch-mineralogisch bzw. keramotechnisch untersucht und mit handelsüblichen Produkten aus Primärrohstoffquellen verglichen.

KW - mineral processing

KW - kaolin

KW - silica

KW - tailings

KW - reprocessing

KW - flotation

KW - magnetic separation

KW - raw material characterization

KW - Aufbereitung

KW - Kaolin

KW - Quarz

KW - Tailings

KW - Sekundärrohstoff

KW - Flotation

KW - Aufbereitungsabgänge

KW - Magnetscheidung

KW - Rohgutcharakterisierung

M3 - Dissertation

ER -