TY - THES

T1 - Rückgewinnung von Metallen aus Industrieabwässern am Beispiel von Cu, Mo, W und Zn

AU - Plessl, Katharina

N1 - gesperrt bis null

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Metalle, wie beispielsweise Kupfer, Molybdän, Wolfram und Zink, sind von großer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung, werden aber nur teilweise aus industriellen Abwässern zurückgewonnen. Die Rückgewinnung dieser Metalle aus drei schwach konzentrierten Industrieabwässern (Probe A: 250 mgL- 1Zn; Probe B: 29,2 mgL-1 Cu; Probe C: 110 mgL-1 Mo, 37 mgL- 1 W) aus der metallverarbeitenden Industrie ist daher Gegenstand dieser Arbeit. Dazu wurde die Eignung des ferrodecont-Verfahrens in Kombination mit weiterführenden hydro- und pyrometallurgischen Behandlungsschritten untersucht. Chemische Analysen der Ausgangsproben sowie der behandelten Wässer mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) zeigten eine Abnahme der Zn-Konzentration in Probe A sowie der Mo- und W-Konzentration in Probe B um rund 99 %. Zudem wurden 67,7% des gelösten Kupfers im Fall von Probe C aus dem Abwasser entfernt. Diese Ergebnisse korrelieren mit der Anreicherung der Metalle in den anschließend abgetrennten und ebenfalls mittels ICP-MS analysierten Feststoffen (10,5 Gew.-% Zn (Probe A), 33,1 Gew.-% Cu (Probe B), 17,8 Gew.-% Mo, 2,36 Gew.-% W (Probe C)). Mineralogische Analysen der Feststoffe mittels Röntgenbeugung (XRD) zeigten, dass diese je nach Ausgangsprobe aus unterschiedlichen Korrosionsprodukten des Eisens bestehen, aber teilweise auch Mineralphasen der zuvor in Lösung befindlichen Elemente enthalten bzw. amorph vorlagen. Die weitere hydrometallurgische Behandlung der Feststoffprobe A (3d, 32%ige HCl) ergab keine signifikante selektive Extraktion des Zinkes. Die thermische Behandlung von Feststoffprobe B bei 1300°C zeigte die Reduktion kupferhaltiger Phasen zu metallischem Kupfer gemäß Dynamischer Differenzkalorimetrie (engl. differential scanning calorimetry (DSC)), Thermogravimetrie (TG) und XRD sowie ein Auftreten von Magnetit (Fe3O4). Eine anschließende Abtrennung der magnetischen Phasen vom Kupfer mittels Magnetscheidung war erfolgreich. Die hydrometallurgische Behandlung der Feststoffprobe C (3d, 1,5 M NaOH) bei 50 bzw. 70°C ergab ein hochkonzentriertes Filtrat mit Mo-Konzentrationen von 6300 bzw. 5820 mgL-1 und W-Konzentrationen von 840 bzw. 800 mgL-1, wodurch eine selektive Laugung der beiden Metalle nachgewiesen werden konnte.

AB - Metalle, wie beispielsweise Kupfer, Molybdän, Wolfram und Zink, sind von großer technischer und wirtschaftlicher Bedeutung, werden aber nur teilweise aus industriellen Abwässern zurückgewonnen. Die Rückgewinnung dieser Metalle aus drei schwach konzentrierten Industrieabwässern (Probe A: 250 mgL- 1Zn; Probe B: 29,2 mgL-1 Cu; Probe C: 110 mgL-1 Mo, 37 mgL- 1 W) aus der metallverarbeitenden Industrie ist daher Gegenstand dieser Arbeit. Dazu wurde die Eignung des ferrodecont-Verfahrens in Kombination mit weiterführenden hydro- und pyrometallurgischen Behandlungsschritten untersucht. Chemische Analysen der Ausgangsproben sowie der behandelten Wässer mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) zeigten eine Abnahme der Zn-Konzentration in Probe A sowie der Mo- und W-Konzentration in Probe B um rund 99 %. Zudem wurden 67,7% des gelösten Kupfers im Fall von Probe C aus dem Abwasser entfernt. Diese Ergebnisse korrelieren mit der Anreicherung der Metalle in den anschließend abgetrennten und ebenfalls mittels ICP-MS analysierten Feststoffen (10,5 Gew.-% Zn (Probe A), 33,1 Gew.-% Cu (Probe B), 17,8 Gew.-% Mo, 2,36 Gew.-% W (Probe C)). Mineralogische Analysen der Feststoffe mittels Röntgenbeugung (XRD) zeigten, dass diese je nach Ausgangsprobe aus unterschiedlichen Korrosionsprodukten des Eisens bestehen, aber teilweise auch Mineralphasen der zuvor in Lösung befindlichen Elemente enthalten bzw. amorph vorlagen. Die weitere hydrometallurgische Behandlung der Feststoffprobe A (3d, 32%ige HCl) ergab keine signifikante selektive Extraktion des Zinkes. Die thermische Behandlung von Feststoffprobe B bei 1300°C zeigte die Reduktion kupferhaltiger Phasen zu metallischem Kupfer gemäß Dynamischer Differenzkalorimetrie (engl. differential scanning calorimetry (DSC)), Thermogravimetrie (TG) und XRD sowie ein Auftreten von Magnetit (Fe3O4). Eine anschließende Abtrennung der magnetischen Phasen vom Kupfer mittels Magnetscheidung war erfolgreich. Die hydrometallurgische Behandlung der Feststoffprobe C (3d, 1,5 M NaOH) bei 50 bzw. 70°C ergab ein hochkonzentriertes Filtrat mit Mo-Konzentrationen von 6300 bzw. 5820 mgL-1 und W-Konzentrationen von 840 bzw. 800 mgL-1, wodurch eine selektive Laugung der beiden Metalle nachgewiesen werden konnte.

KW - zerovalent iron

KW - wastewater treatment

KW - metal recovery

KW - Nullwertiges Eisen

KW - Abwasserbehandlung

KW - Metallrückgewinnung

M3 - Masterarbeit

ER -