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Projekt
Bildung Ta-reicher Magnetitphasen in WEEE- Recycling-Schlacken durch Modifikation und kontrollierte Abkühlung
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Bernd Friedrich
Fachliche Zuordnung
Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470553874
In den letzten Jahrzehnten hat die Entwicklung elektronischer Geräte den Verbrauch von Elementen wie Ta, In, Te, Ga, Se und Seltenen Erden erhöht, die in geringen Mengen in der Technosphäre vorkommen. In den meisten Fällen liegt der Einsatz dieser strategischen Elemente im ppm-Bereich, weswegen ihre Rückgewinnungsrate kleiner als 1 % ist. Die Gewinnung dieser Rohstoffe aus Elektro- und Elektronikaltgeräten (WEEE) ist heute eine der großen Herausforderungen der Prozessmetallurgie. Hauptsächlich weil ihre Konzentration in der pyrometallurgischen Schlacke des WEEE-Recyclings zu niedrig ist für eine weitere Extraktion, was diese nach dem konventionellen Stand der Technik unwirtschaftlich macht. Die genannten Elemente werden heute von der Europäischen Union als kritische Rohstoffe (CRM) deklariert.In der Nichteisenmetallurgie wird fayalitische Schlacke zur Behandlung verschiedener Metallschrotte wie Blei, Kupfer und Elektroschrottgenutzt, aufgrund ihrer niedrigen Viskosität, ihres niedrigen Schmelzpunktes und der Eisenimmobilisierung in der Schlacke. Beim Abkühlen zersetzt sich Fayalit teilweise in Magnetit und Silica.Magnetit teilt seine inverse Spinellstruktur mit anderen Verbindungen, die unter bestimmten Bedingungen ein magnetisches Verhalten zeigen und damit mittels Magnetabscheidern zurückgewonnen werden können.Dieses Projekt zielt darauf ab, die Bildung und den Wachstumsmechanismus eines künstlichen magnetischen Minerals zu verstehen, um kritische Materialien zu konzentrieren und selektiv abzuscheiden, wobei der Schwerpunkt auf Tantal aus E-Schrotten liegt. Dieses Phänomen wird stark von den Prozessbedingungen wie Liquidustemperatur, Abkühlraten, Sauerstoffpartialdruck in der Schmelze, sowie dem Oxidationszustand der verschiedenen Ionen in der Schlacke beeinflusst. Diese verschiedenen Phänomene steuern die Entmischung und Ausscheidung von Fe-inversen Spinellphasen aus Fayalit. Dabei werden wertvolle Elemente (z. B. Ta) abgeschieden. Die Generierung von Daten zur Modellierung und Einstellung der thermophysikalischen Eigenschaften wie Viskosität und Dichte in einem temperaturabhängigen System verbessert die Möglichkeiten, eine Kontrolle über die Bildung der angestrebten Strukturen zu erreichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
