Eine mobile Zapfanlage für recyceltes Kupfer und Indium

28.8.2017

Aus den bei der Produktion von Kupfer und Zink anfallenden Flugstäuben können noch nicht alle Wertstoffe wirtschaftlich verwertet werden. Das HIF forscht an einem neuen Verfahren, mit dem sich insbesondere das Recycling des seltenen Indiums lohnen soll.

„Eine Anlage, aus der man reine Kupfer- und Indiumlösungen aus Industrierückständen abzapfen könnte“, sinniert Philipp Rädecker, Doktorand am HIF, „das wär‘s!“ Das klingt nach einem schönen Recyclingtraum, greift aber ein beträchtliches Wertpotenzial auf.

Während das Massenmetall Kupfer als Stromleiter unverzichtbar ist, bildet das seltenere Indium in Kombination mit Zinn einen wichtigen Rohstoff für Flachbildschirme und Touchscreens. Die Stoffe kommen in der Natur zusammen vor: Primär wird Indium als Nebenprodukt aus Zink- und Kupfererzen gewonnen. Eine lohnende sekundäre Quelle sind die sogenannten Flugstäube: Partikel, die sich bei der Verarbeitung von metallhaltigen Konzentraten zu reinen Metallen verflüchtigen, abgekühlt und aufgefangen werden. Eine ganze Reihe von Wert-, aber auch Schadstoffen sind hier im Spiel.

Wertvolle Flugstäube

„Früher wurden die Flugstäube einfach deponiert. Heute würde das niemand mehr machen, weil der Inhalt zu wertvoll und die Kosten zu hoch sind“, erklärt Philipp Rädecker. Er studierte an der TU Bergakademie Freiberg Werkstoffwissenschaft und -technologie und kam vor zwei Jahren als Doktorand in die HIF-Abteilung für Metallurgie und Recycling. Ideen zur Verwertung von Flugstäuben werden hier zusammen mit der Bergakademie seit 2013 entwickelt.

Die von Philipp Rädecker untersuchten  Forschungsproben stammen von einer alten Reststoffhalde, in der mehrere tausend Tonnen an Flugstäuben lagern. Während an der Bergakademie neue ionometallurgische Ansätze getestet werden, wendet der HIF-Forscher die sogenannte Solvent- oder Flüssig-Flüssig-Extraktion an. Dazu löst er das Haldenmaterial zuerst in Säure auf. Das Ziel: Die gelösten Stoffe in eine zweite, mit einem Extraktionsmittel versetzte Flüssigkeit zu überführen, indem beide Lösungen im Gegenstrom aneinander vorbei fließen. Das Problem: Die Ausgangslösung enthält neben den Wertelementen Kupfer, Zink und Indium auch Blei und Eisen, die alle einzeln extrahiert werden müssen.

Wertelemente und Schadstoffe

Im Labor funktioniert die Abtrennung von Kupfer und Indium unter einfachen Bedingungen schon gut: Beide Elemente lassen sich fast vollständig aus synthetischen Lösungen herausziehen. Ob die Forschungsergebnisse auch wirtschaftlich sind, beurteilt die am Projekt beteiligte Firma Mineral Projekt. Derzeit sieht es aber gut aus, deutet der Doktorand an.

Anspruchsvoller wird seine Aufgabe, wenn er die komplex zusammengesetzte Ausgangslösung benutzt. Während für Kupfer die Abtrennrate ebenfalls hoch ist, wird die Extraktion des wertvollen Indiums bisher immer durch das störende Eisen behindert. Wie er diese Nuss knacken kann, untersucht Philipp Rädecker momentan. Bald kann er seine Versuche im Pilotmaßstab an einer etwa zwei Meter hohen Extraktionskolonne durchführen.

Wie stellt er sich die fertige Recyclinganlage genau vor? „Sie soll transportabel sein und aus mehreren Modulen für die verschiedenen, zu recycelnden Stoffe bestehen. Unternehmen mit mehr als einem Standort könnten ihre Produktionskreisläufe so einstellen, dass die Anlage abwechselnd eingesetzt werden kann“. Da die technologische Verfügbarkeit von Indium in Zukunft vermutlich nicht mit der steigenden Nachfrage Schritt hält, wie der assoziierte HIF-Wissenschaftler Dr. Max Frenzel prognostiziert, könnte die neue Technologie also auch die Versorgung mit dem begehrten Metall sichern helfen.

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Kontakt:

Philipp Rädecker