Untersuchungen zur Wertmetallenrückgewinnung aus metallischen Reststoffen

Das VDEh-Betriebsforschungsinstitut und das Institut für Technische Mechanik/Strömungsmechanik (TU Clausthal) entwickeln Ultraschall-Reaktor zur Wertmetallrückgewinnung aus Reststoffen der stahl- und metallverarbeitenden Industrie.

Der weltweite Verbrauch und die zunehmende Knappheit von Rohstoffen erfordern eine Schonung von Ressourcen sowie eine effiziente Nutzung der Rohstoffe, d.h. die Schließung von Stoffkreisläufen durch Rückgewinnung metallischer Rohstoffe. In der Hartmetallindustrie werden z.B. wichtige Rohstoffe wie Titan, Kobalt, Wolfram, Nickel eingesetzt, deren Rückgewinnung aus Produktionsrückständen oder Schrott wirtschaftlich sinnvoll ist. Bei hydrometallurgischen Rückgewinnungsverfahren werden in einem Reaktor durch Einsatz eines Lösemittels Metalle aufgelöst. Eine Reaktionsverbesserung kann über eine Steigerung der Auflösungsgeschwindigkeit durch den Einsatz der Ultraschalltechnik erreicht werden.

Ultraschall-Technikums-Säurereaktoranlage

Im AiF-Forschungsvorhabens „Ultraschall-Reaktor“ wurde die Entwicklung eines betriebstauglichen Ultraschall-Laugungsreaktors zur Wertmetallrückgewinnung exemplarisch für karbidhaltige TiC- und WC-Hartmetallschrotte in Labor- und Technikumsversuchen experimentell erprobt (Bild 1 zeigt den entwickelte Ultraschall-Technikums-Säurereaktor in der Schallschutzeinhausung).

Des Weiteren wurde für das Reaktorkonzept, das auf einer beschleunigten chemischen Auflösungsreaktion unter Einwirkung von Ultraschall basiert, ein strömungs- und reaktionstechnisches Modell entwickelt

Berechnetes Ultraschallfeld im Mittelschnitt der Technikumsreaktor-Geometrie

(Bild 2 zeigt ein berechnetes Ultraschallfeld für den Technikumsreaktor).

Es konnte erfolgreich demonstriert werden, dass für das innovative Verfahren mittels Ultraschalleintrag eine Beschleunigung der Auflösung von stückigen TiC-Reststoffen je nach Material bis zu einem Faktor von ca. 10 (durchschnittlich 3,6) in der HCl-Säurelösung möglich ist.

Modelltechnische Untersuchungen zum Scale-up zeigen, dass durch eine Erweiterung der Ultraschall-Erzeugungseinheiten und Optimierung der Sontroden-Anordnung eine weitere Steigerung der Beschleunigung der Auflösung bei Umsetzung der Reaktortechnik erzielt werden kann.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zweier Anlagenkonzepte für die betriebliche Anwendungen ergaben Amortisierungszeiten der Investitionen von ca. 2-3 Jahren.

 

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 18486N „Ultraschall-Reaktor“ der Forschungsvereinigung VDEh-Gesellschaft zur Förderung der Eisenforschung mbH – VDEh GmbH, Sohnstr. 65, 40237 Düsseldorf wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Dafür sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Außerdem danken wir allen am Projekt beteiligten Firmen für die tatkräftige Unterstützung.

Kurzfassung des Schlussberichtes

Der Schlussbericht ist in der VDEh-Bibliothek hinterlegt.