MinSEM will mineralische Aufbereitungs- und Produktionsrückstände erschließen

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Quelle: Die Mitglieder des Konsortiums

Aschaffenburg – Innovative Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenerdelementen und Platingruppenmetallen aus mineralischen Aufbereitungs- und Produktionsrückständen will in den nächsten drei Jahren ein Konsortium von sieben wissenschaftlichen Institutionen und Unternehmen unter der Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS entwickeln. Im Rahmen des Projektes werden Prozesse erforscht, die es ermöglichen, ein breites Spektrum an mineralischen Materialien so aufzubereiten, dass eine Rückgewinnung strategischer Metalle mit der Verwertung von Restfraktionen einhergeht.

Das Forschungsvorhaben namens MinSEM wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 1,2 Mio. € im Rahmen des Förderschwerpunktes „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ im Rahmenprogramm „Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA) “ gefördert. Projektstart war im Juni 2015.

Beim Recycling von Autoabgaskatalysatoren fallen große Mengen Schlacken an, die eine Vielzahl strategischer Metalle wie Cer und Lanthan aus der Gruppe der Seltenerdelemente sowie Platingruppenmetalle enthalten. Auch in den Produktionsrückständen von Brillengläsern, den sogenannten Flintgläsern, sind Seltenerdelemente in nicht vernachlässigbaren Mengen vorhanden. In oxidischer Form enthalten die Gläser einen Lanthan-Anteil von bis zu 40 Gewichtsprozent und sind damit eine geeignete Lanthan-Rohstoffquelle.

Wieder in verwertbare Produkte überführen

Bisher wurden diese wertvollen und zum Teil kritischen Elemente nicht zurückgewonnen, da eine adäquate Verfahrenskette von der Zerkleinerung über die Rückgewinnung bis hin zum Wiedereinsatz fehlte.

Die Voraussetzungen zu schaffen, sie wieder in verwertbare Produkte überführen zu können und damit den Wertstoffkreislauf zu schließen, ist ein Ziel des Verbundprojekts „MinSEM“. Zudem sollen mit „MinSEM“ grundlegende Erkenntnisse darüber gewonnen werden, inwiefern es möglich ist, Schlackenrestfraktionen aus den unterschiedlichen Wertströmen flexibel in Neuprodukten wiederzuverwenden. So ließe sich eine solche Verfahrensweise auch auf andere Stoffströme wie zum Beispiel auf Schlacken aus Verhüttungsprozessen übertragen.

Zwei innovative Verfahren in Anwendung

Für die Rückgewinnung der Seltenerdelemente und Platingruppenmetalle werden zwei innovative Verfahren angewendet. In einem ersten allgemeinen Schritt werden die Schlacken und Gläser zerkleinert und mechanochemisch bearbeitet. Bei der folgenden nasschemischen Behandlung entstehen konzentrierte wässrige Lösungen, die über „Flüssig-Flüssig Extraktionen“ auf Basis ionischer Flüssigkeiten aufbereitet werden, um Seltenerdelemente und Platingruppenmetalle bis in den technischen Maßstab separieren zu können.

In einem zweiten, auf die Wiederverwertung bei Spezialgläsern zugeschnittenen Verfahren sollen die Seltenerdelemente über Festkörper-Gas-Reaktionen selektiv von den Produktionsrückständen abgetrennt werden. So werden Seltenerdverbindungen generiert, die gegebenenfalls mit ionischen Flüssigkeiten weiter aufgearbeitet werden oder mit Hilfe einer thermischen Behandlung in die Oxide der Seltenerdelemente überführt werden können.

Verwendung in Hochtechnologieprodukten

Die so gewonnenen Seltenerdmetalle sollen als Oxide im Herstellungsprozess von Spezialgläsern und in Form von Metallen als Rohstoff für die Herstellung von Hochtechnologieprodukten Anwendung finden. Die mineralischen Restfraktionen aus Schlacken und Gläsern sind wiederum im Baubereich einsetzbar. Bei entsprechender Qualität können hier große Mengen des Materials genutzt werden. Dies gilt für den Bereich der Baustoffe, wo das Material als Zuschlagstoff bei der Herstellung von Produkten wie Beton oder Geopolymeren eingesetzt werden kann, wie für den Verkehrswegebau.

Quelle: Duesmann & Hensel Recycling GmbH