Upscaling und Transfer in die Industrie

Das Hochskalieren von Prozessen in den Pilot- und Industriemaßstab ist kostspielig, zeitaufwändig und kann zu erheblichen Verlusten sowohl bei Rohstoffen als auch Kapital führen. Die betriebliche, wirtschaftliche und ökologische Machbarkeit ist daher ein wichtiger Aspekt unserer Forschung. Unser tiefgreifendes Grundlagenwissen über prozessbestimmende Parameter und Mikroprozesse sowie Reagenzien lassen wir deshalb in Upscaling-Aktivitäten einfließen. Die Durchführung erfolgt in-house mit  State-of-the-art Pilotanlagen (Technology Readiness Level 4-6) oder in Kooperation mit der Industrie.

Konzeptualisierung von Pilotversuchen

Nach der gründlichen Charakterisierung einer neuen Probe wird eine geeignete Verarbeitungsroute entworfen, die die optimale Gewinnung an Rohstoffen ermöglicht. Durch den Einsatz numerischer Optimierungsalgorithmen, die auf der Fusion hochdimensionaler Datensätze beruhen, erreichen wir eine signifikante Minimierung der Anzahl an Versuchen, die für das Erreichen der optimalen Betriebsbedingungen notwendig sind. Dafür nuzen wir unter andem eigens entwickelte Optimierungstools. Die Automatisierung und Skalierbarkeit der Technologien ermöglichen wir durch den Einsatz von Online-Röntgenfluoreszenzanalysen (XRF) und mobile Pilotanlagen wie z. B. unsere hydrometallurgische Containeranlage.

Recycling 4.0

Labor- und Pilotversuche erzeugen Unmengen an Datenmengen (Big data). Am HIF entwickeln wir digitale Lösungen für die automatische Erfassung und Speicherung der erzeugten Daten in auffindbaren, zugänglichen, interoperablen und wiederverwendbaren (FAIR) Formaten. In naher Zukunft planen wir außerdem, unser Know-how für die Implementierung der Online-Detektion von chemischen bzw. Phasenzusammensetzung komplexer Stoffe mithilfe spektroskopischer Systeme zu erweitern. Und zwar in dynamischen Prozessen und unter industriellen Standardbedingungen.

Mit unseren Aktivitäten verfolgen wir das Ziel eine Forschungsinfrastruktur für das Recycling 4.0 zu realisieren - die FlexiPlant. Sie dient der Erforschung und Entwicklung flexibler und nachhaltiger Technologien für die Mineralaufbereitung und das mechanische Recycling. Das FlexiPlant-Konzept umfasst intelligente Sensorik, Echtzeitanalyse, Automatisierung und künstliche Intelligenz für eine schnelle Datenverarbeitung und Entscheidungsfindung. Außerdem integriert das Konzept das sich am HIF befindliche metallurgische Technikum für eine nachgeschaltete Verarbeitung und die Erzeugung von reinen Rohstoffen.

Beispiele für Upscaling-Infrastrukturen und erfolgreiche Upscaling-Prozesse:

• Pilotversuche für die Aufbereitung eines komplexen Zinnerzes: Ein Beitrag zur Geometallurgie in der Aufbereitung
• Plasmaofen im Pilotmaßstab für die metallurgische Verarbeitung von z. B. Schlacken
• Hydrometallurgische Containeranlage für die mobile Behandlung von Bergbauhalden
• DigiFloat - Digitalisierung für die Optimierung komplexer Aufbereitungsprozesse