Recycling von Schlacken

Fünf Clausthaler Projekte im DFG-Schwerpunktprogramm SPP 2315 EnAM – „Engineered Artificial Minerals“ – mit einer Fördersumme von annähernd zwei Millionen Euro bewilligt.

Die zunehmende Komplexität von Produkten und darin verwendeter Komponenten und Verbunde aus dem Hightech-Bereich führt dazu, dass mittlerweile eine Vielzahl von Elementen mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften verbaut wird. Dabei reichen herkömmliche Methoden der Demontage und der mechanischen Aufbereitung der zum Teil mikroskopisch kleinen Bauteile nicht mehr aus, um die Rückgewinnung aller Wertträger sicher zu stellen, was speziell für wirtschaftsstrategische Rohstoffe in geringen Konzentrationen kritisch ist. Daher werden pyrometallurgische Prozesse eingesetzt, bei denen allerdings ein Teil der Wertträger in die Schlacken ausgetrieben werden und bisher verloren gehen. Ein typisches Beispiel dafür ist das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Die Rückgewinnung der häufig in geringen Konzentrationen enthaltenen Wertträger aus diesen Schlacken ist das Ziel des intern geförderten Leitprojektes „EnAM“ (Engineered Artificial Minerals) des Forschungsfeldes „Rohstoffsicherung und Ressourceneffizienz“ der TU Clausthal.

Aufbauend auf den Aktivitäten im EnAM-Leitprojekt hat die TU Clausthal, von deren Seite Professorin Ursula Fittschen und Professor Daniel Goldmann federführend beteiligt sind, in Zusammenarbeit mit der TU Bergakademie Freiberg bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erfolgreich ein Schwerpunktprogramm (SPP 2315) mit dem Titel „Engineered Artificial Minerals – a Geometallurgical Tool to Recycle Critical Elements from Waste Streams“ beantragt. Im Rahmen dieses Programms sollen während einer sechsjährigen Förderphase in 19 Einzelprojekten unterschiedliche Aspekte des Recyclings von Schlacken erforscht werden.

Die TU Clausthal konnte sich dabei erfolgreich mit fünf Projekten und einer Gesamt-Fördersumme von 1,93 Millionen Euro einbringen. Die Projekte, die Ende August bewilligt worden sind, befassen sich mit thermodynamischen Aspekten der Erstarrung von Schlacken, der Analyse von Material- und Phasenzusammensetzung, der Aufkonzentrierung der Zielkomponente in trockenen und nassen Sortierverfahren und der Herstellung von Kalibrierschlacken.

Professor Alfons Esderts, Vizepräsident für Forschung, Transfer und Internationales an der TU Clausthal, begrüßt diesen Erfolg: „Die Universität sieht sich in ihrer Entscheidung bestätigt, die Entwicklung ihrer vier Forschungsfelder aktiv zu fördern und sieht gespannt den Ergebnissen der anderen Leitprojekte entgegen.“

Die fünf Projekte der ersten Förderphase

Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik (Professor Michael Fischlschweiger): MEPP basierte Modellierung und Simulation von Phasentransformationen und Phasenentwicklungen im LAS System unter Berücksichtigung verschiedener kinetischer Phänomene bei der Erstarrung

Institut für Anorganische und Analytische Chemie (Professorin Ursula Fittschen, Professorin Nina Gunkelmann, Dr. Thomas Schirmer): Entstehung kritischer Verbindungen in Recycling Schlacken – eine Studie der Chemie der Schmelze mit MD Simulation und der festen Produkte in einem mikropräparativen Ansatz

Institut für Endlagerforschung (Dr. Thomas Schirmer, Professor Alfred Ludwig/Universität Bochum): Untersuchung der Phasenbildung und Phasenkonstitution in den Systemen Li-Mg-Al-O und Li-Al-Mn-O unter besonderer Berücksichtigung von Spinell-Mischkristallen

Institut für Organische Chemie (Professor Andreas Schmidt): Schaltbare selektive Sammler für die Flotation von künstlich erzeugten Mineralien

Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (Professor Alfred Weber, Dr.-Ing. Annett Wollmann): Ladungsinduzierte trockene Aufkonzentrierung von lithiumhaltigen Komponenten in Schlacken-Feinpulvern

(Quelle:  TU Clausthal Institut für Mechanische Verfahrenstechnik)