Selektive Trennung feinstdisperser Partikelsysteme mit Hilfe von Flotationstechniken


Selektive Trennung feinstdisperser Partikelsysteme mit Hilfe von Flotationstechniken

Schützenmeister, L.

Deutschland ist eine der am höchsten technologisierten Industrienationen der Welt und liegt mit einem Rohstoffverbrauch von 200 kg pro Kopf und Tag ebenfalls mit an der Spitze [1]. Das Umweltbundesamt hat jedoch aus diesem Grund im Jahr 2012 nicht nur auf die damit verbundenen Umweltschäden hingewiesen sondern nachdrücklich fest-gestellt, dass Deutschland in der Zukunft sparsamer mit seinen Ressourcen umgehen muss. Anderenfalls wird es in der Zukunft aufgrund wachsender Rohstoffpreise seine weltweite Führungsrolle verlieren [1]. Die modernen High-Tech-Produkte wie Smart-phones, Tablet-PCs und LEDs aber insbesondere auch „grüne“ Technologien wie So-larzellen, Elektromotoren und Windkraftanlagen sind alle eng mit dem Verbrauch selte-ner Metalle wie Gallium, Germanium und Indium sowie den sogenannten seltenen Er-den verknüpft [2,3]. Im Zuge des wirtschaftlichen Aufschwungs der Schwellenländer nimmt jedoch der Rohstoffbedarf weltweit rasant zu. Eine herausragende Rolle spielt dabei China, da sich dort über 97 % der weltweiten Förderstätten für seltene Erden befinden [1]. Aufgrund des wachsenden Eigenbedarfs hat China jedoch den Export seltener Erden bereits zwischen 2009 und 2012 um 38 % reduziert, Tendenz steigend [seltene Erden]. Gleichzeitig wird prognostiziert, dass sich der weltweite Bedarf bspw. an Neodym und Dysprosium in den nächsten 25 Jahren um ca. 700 und 2600 % stei-gern wird [4]. Dabei ist der Preis für eine Tonne Neodym, wie sie bspw. für die Herstel-lung des Elektromagneten eines leistungsstarken, getriebelosen Offshore-Windrades benötigt wird, zwischen 2005 und 2012 bereits von 25.000 auf rund 700.000 US-Dollar gestiegen [3]. Zwar werden auch heute noch neue, reichhaltige Lagerstätten entdeckt, wie zum Beispiel durch japanische Forscher im Pazifik im Jahre 2013, jedoch ist die Gewinnung speziell in großen Tiefen auf offenem Meer mit großen Problemen verbun-den [3].
Diese Faktoren haben in den letzten Jahren zu einem Umdenken in der Ressourcen-politik geführt. So wurde von der Bundesregierung im Jahre 2011 das Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie in Freiberg gegründet, mit dem Ziel neue Technolo-gien zu entwickeln, welche eine effizientere Bereitstellung und Nutzung mineralischer und metallischer Rohstoffe ermöglichen [2]. Das Hauptziel der Forschung liegt sowohl in der Nutzbarmachung komplexer Erze, wie sie auch in Deutschland lagern, deren Aufbereitung mit bisherigen Technologien jedoch nicht wirtschaftlich ist, als auch in der Entwicklung effizienter Recyclingmethoden für verbrauchte Rohstoffe [2]. Eine bedeu-tende Rolle nimmt dabei die Weiterentwicklung von Flotationstechniken, speziell auch der Kolonnenflotation, ein.
Seit Beginn der achtziger Jahre wurden insbesondere zur Nachanreicherung zuneh-mend Flotationskolonnen anstelle von Flotationszellen eingesetzt [5]. Diese zeichnen sich durch ein verbessertes Wertstoffausbringen und Anreicherungsvermögen, niedri-gere Anschaffungs- und Betriebskosten, geringeren Verschleiß und geminderten Platzbedarf aus [6].
Die heute geforderten Aufbereitungsziele erfordern in der Regel eine Zerkleinerung des Materials in den Feinstkornbereich. Klassische Schaumflotation versagt jedoch ab Korngrößen von x < 20 zunehmend [7]. Eine Lösung dieses Problems kann in der Anwendung der sogenannten Flüssig-Flüssig-Flotation in Flotationskolonnen liegen. Dabei wird anstelle von Luft eine organische Phase zur Flotation eingesetzt.
Die vorliegende Arbeit befasst sich daher mit der Konzeptionierung, dem Bau und dem Einfahren einer Versuchsanlage für Schaum- und Flüssig-Flüssig-Flotation. Weiterhin werden Grundlagenuntersuchungen, welche für einführende Flotationstests an der neuen Kolonne benötigt wurden, beschrieben.

Keywords: Flotation; extraction; particles; disperse systems

  • Bachelor thesis
    TU Bergakademie Freiberg, 2014
    Mentor: Tom Leistner, Dr. Martin Rudolph
    77 Seiten

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-21581
Publ.-Id: 21581