TY - THES

T1 - Entwicklung eines Kupfer-Konverterofens (PolyTBRC)

AU - Terler, Johannes

N1 - gesperrt bis 17-09-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Um den weltweiten Bedarf an Kupfer, speziell für die Elektronik und Elektrotechnik, abdecken zu können, wird Kupfer aus Erz sowie recyceltem Schrott gewonnen. Dabei entstammen nur in etwa 15-20 % der weltweiten Produktion aus der Wiederaufbereitung von Elektronikschrott sowie von kupferhaltigem Abfall aus verschiedenen Prozessen und Produktionsschritten. Der Rest entstammt der Extraktion von Kupfer aus Kupfererzen, welche in Minen ober- sowie untertage gewonnen werden. Da die Kupfererze nur einen sehr geringen Kupfergehalt aufweisen, ist deren wirtschaftliche Gewinnung und Weiterverarbeitung sehr stark an den Weltmarktpreis von Kupfer gebunden. Dem gegenüber fällt jährlich mehr als die Hälfte des aus Erzen gewonnenen Kupfers als Elektronikschrott an, wovon nur ein Teil korrekt recycelt wird. Diesen Anteil auf nahezu 100 % zu steigern ist eine große Aufgabe für alle Länder dieser Welt, gleichzeitig entsteht damit ein nicht minderes Potential an Wiedergewinnung von seltenen Erden und Edel- sowie Technologiemetallen. Elektronikschrott enthält, neben den Trägermaterialen aus organischen Stoffen, Eisen und Stahl sowie andere Metalle, Kupfer und Edelmetalle, wie zum Beispiel Gold, Silber oder Platin. Diese können in verschiedenen Prozessschritten voneinander separiert und weiterverarbeitet werden. Ein wesentliches Aggregat in dieser Prozesskette ist der sogenannte TBRC (Top-Blown-Rotary-Converter). Dieser, in der Nichteisen-Metallurgie oft eingesetzte, Konverter kann entweder mit einer flüssigen kupferhältigen Legierung oder mit Elektronikschrott befüllt werden. Der Konverter wird mittels eines zentral angebrachten Brenners befeuert und rotiert um die Längsachse, um eine bestmögliche Durchmischung des Bades zu erreichen. Über eine Lanze können verschiedene Prozessgase zur Raffination eingeblasen werden, um Verunreinigungen der Kupferlegierung in die Schlacke oder ins Abgas zu bringen. Das Produkt eines TBRC ist eine Roh-Kupferlegierung mit einem Kupfergehalt von 99 % sowie Edelmetalle und Begleitelemente. Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein Konzept für einen Kupfer-Konverterofen zu entwickeln und verschiedene Baugruppen bis zu einem definierten Detaillierungsgrad zu konstruieren, welcher neben einer universellen Einsetzbarkeit im Sinne eines TBRCs auch über gewisse Alleinstellungsmerkmale verfügt, um gegenüber der Konkurrenz Vorteile am Markt zu erreichen.

AB - Um den weltweiten Bedarf an Kupfer, speziell für die Elektronik und Elektrotechnik, abdecken zu können, wird Kupfer aus Erz sowie recyceltem Schrott gewonnen. Dabei entstammen nur in etwa 15-20 % der weltweiten Produktion aus der Wiederaufbereitung von Elektronikschrott sowie von kupferhaltigem Abfall aus verschiedenen Prozessen und Produktionsschritten. Der Rest entstammt der Extraktion von Kupfer aus Kupfererzen, welche in Minen ober- sowie untertage gewonnen werden. Da die Kupfererze nur einen sehr geringen Kupfergehalt aufweisen, ist deren wirtschaftliche Gewinnung und Weiterverarbeitung sehr stark an den Weltmarktpreis von Kupfer gebunden. Dem gegenüber fällt jährlich mehr als die Hälfte des aus Erzen gewonnenen Kupfers als Elektronikschrott an, wovon nur ein Teil korrekt recycelt wird. Diesen Anteil auf nahezu 100 % zu steigern ist eine große Aufgabe für alle Länder dieser Welt, gleichzeitig entsteht damit ein nicht minderes Potential an Wiedergewinnung von seltenen Erden und Edel- sowie Technologiemetallen. Elektronikschrott enthält, neben den Trägermaterialen aus organischen Stoffen, Eisen und Stahl sowie andere Metalle, Kupfer und Edelmetalle, wie zum Beispiel Gold, Silber oder Platin. Diese können in verschiedenen Prozessschritten voneinander separiert und weiterverarbeitet werden. Ein wesentliches Aggregat in dieser Prozesskette ist der sogenannte TBRC (Top-Blown-Rotary-Converter). Dieser, in der Nichteisen-Metallurgie oft eingesetzte, Konverter kann entweder mit einer flüssigen kupferhältigen Legierung oder mit Elektronikschrott befüllt werden. Der Konverter wird mittels eines zentral angebrachten Brenners befeuert und rotiert um die Längsachse, um eine bestmögliche Durchmischung des Bades zu erreichen. Über eine Lanze können verschiedene Prozessgase zur Raffination eingeblasen werden, um Verunreinigungen der Kupferlegierung in die Schlacke oder ins Abgas zu bringen. Das Produkt eines TBRC ist eine Roh-Kupferlegierung mit einem Kupfergehalt von 99 % sowie Edelmetalle und Begleitelemente. Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein Konzept für einen Kupfer-Konverterofen zu entwickeln und verschiedene Baugruppen bis zu einem definierten Detaillierungsgrad zu konstruieren, welcher neben einer universellen Einsetzbarkeit im Sinne eines TBRCs auch über gewisse Alleinstellungsmerkmale verfügt, um gegenüber der Konkurrenz Vorteile am Markt zu erreichen.

KW - TBRC

KW - Kupferkonverter

KW - Top-Blown-Rotary-Converter

KW - PolyTBRC

KW - Kupferrecycling

KW - TBRC

KW - Copper-Converter

KW - Top-Blown-Rotary-Converter

KW - PolyTBRC

M3 - Masterarbeit

ER -