Key words
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Kupferrückgewinnung, Zinkrückgewinnung, Recycling, Strahlsand, KVA, UMTEC, Aquaren, FHNW
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Short description
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Aus der Herstellung von Gussteilen aus Kupferlegierungen im Sandgussverfahren und weiteren industriellen Verfahren fallen kupfer- und zinkhaltige Formsande und Strahlsande an. Bisher existierte in der Schweiz kein Verfahren, das die Rückgewinnung dieser Metalle ermöglichte. Die wertmetallhaltigen Reststoffe wurden deshalb entweder zur Aufarbeitung ins Ausland transportiert oder auf Deponien abgelagert.
Es soll nun ein Verfahren entwickelt werden, das die selektive Abtrennung von Kupfer und Zink ermöglicht, damit diese Metalle wieder dem Wertstoffkreislauf zugeführt werden können. Für die Extraktion der Wertmetalle sollen vor allem Altsäuren eingesetzt werden, die teilweise ebenfalls erhebliche Metallfrachten beinhalten, die so auch wieder genutzt werden können. Voraussetzungen für ein ökologisch und ökonomisch sinnvolles Recycling von Kupfer und Zink aus Form- und Strahlsanden sind ein überregionales Anlagekonzept, mit dem an jedem Standort die wirtschaftlich notwendigen minimalen Mengen erreicht werden können, und die Kombination der Metallrückgewinnung aus Formsanden, Strahlsanden sowie Flugaschen und Rostschlackefeinfraktionen aus KVA.
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Results according to contract
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1. Resultate der Analyse der verschiedenen Ausgangsmaterialien, der selektiven Extraktionsversuche der Metall-Reststoffe und der Bestandesaufnahme von verfügbaren Altsäuren (= Meilenstein 1)
2. Wirtschaftlichkeitsanalyse, die eine Schätzung über die notwendige Dimensionierung einer Anlage im Industriemassstab ermöglicht (= Meilenstein 2)
3. Resultate aus Pilotversuchen im Technikumsmassstab zur Definition des industriellen Pilotsystems (= Meilenstein 3)
4. Resultate aus Testbetrieb der drei Verfahrensstufen unter industriellen Bedingungen (= Meilenstein 4)
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Project aims
(German)
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Entwicklung eines dreistufigen Verfahrens zur Kupfer- und Zinkrückgewinnung, bestehend aus den folgenden Verfahrensstufen:
1. Extraktion der Metalle aus dem Formsand mittels Einsatz vo Altsäuren
2. selektive Abtrennung von Kupfer und Zink aus der Extraktionslösung mittels Flüssig-/Flüssig-Extraktion
3. elektrolytische Rückgewinnung der Kupfer- und Zink-Konzentrate
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Description of results
(German)
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In der Schweiz werden noch heute wertmetallhaltige Rückstände kostenintensiv mit gewissem Deponierisiko entsorgt. Erste Abschätzungen zu der rezyklierbaren Menge an Schwermetallen und der Eignung der Abfallstoffe für das Verfahren der sauren Extraktion zeigten, dass von den betrachteten Abfallstoffen v.a. Formsande und Filterstäube aus Verzinkereien ein grosses Potential für die Wertmetallrückgewinnung haben. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit wurde die Verwendung von Altsäuren mit hohen Schwermetallgehalten als Extraktionsmittel untersucht.
Die Labor- und Pilotversuche zeigten, dass die Zinkrückgewinnung aus den Reststoffen Formsand und Filterstaub technisch möglich ist. Die verfahrenstechnisch aufwändige Prozessführung und Prozessanalytik führt bei den hier untersuchten Reststoffen zu sehr hohen Kosten, die eine wirtschaftliche Nutzung der enthaltenen Metalle nicht gewährleistet. Die Synergien der Reststoffe und der hier untersuchten „Altsäuren“ können nur in einem grösseren Zusammenhang wirtschaftlich effizient genutzt werden, wenn grössere Reststoffmengen in einer grossen zentralen Anwendung direkt bewirtschaftet und gezielt aufbereitet werden. Eine lokale industrielle Lösung für die Formsande ist somit ökonomisch schwierig umsetzbar.
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Transfer and application
(German)
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Die gemeinsame Aufbereitung aller hier untersuchten Rückstände und Altsäuren ist primär aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich. Strahlsande können aufgrund ihrer variablen Schwermetallgehalte und Kontaminationen mit organischen Schadstoffen nicht gemeinsam mit den anderen Reststoffen aufbereitet werden. Die Aufbereitung von Strahlsanden mit dem vorgestellten Verfahren würde einen sehr grossen analytischen Aufwand bedeuten.
Formsande und Filterstäube sind in ihrer Zusammensetzung homogener und konnten gemeinsam aufbereitet werden. Der Pilotversuch hat gezeigt, dass dies technisch machbar, aber sehr aufwändig ist. Die Pilotierung des Verfahrens zeigte, dass in den Verfahrensstufen Eisenfällung, Zementierung und Solventextraktion erhebliche Mengen an Betriebsmittel wie Schwefelsäure, Natronlauge, Wasserstoffperoxid und Zinkpulver benötigt werden. Zudem ist aufgrund der stark schwankenden Zusammensetzung der Inhaltsstoffe eine aufwendige Überwachung des Prozesses nötig.
Die technische Machbarkeit der Rückgewinnung von Zink aus Formsanden und Filterstäuben konnte im Pilotversuch aufgezeigt werden. Allerdings ist man auf verschiedene Probleme gestossen, welche das Verfahren kompliziert, aufwändig und störungsanfällig machen.
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Follow up
(German)
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Eine zentrale Aufbereitungsanlage für verschiedene Reststoffe wäre sinnvoller als die Installation lokaler Anlagen. Die verschiedenen Reststoffe müssten in separaten Chargen aufbereitet werden. Dies hauptsächlich, um Querkontaminationen zu vermeiden und die Betriebsparameter auf die jeweiligen Reststoffe anzupassen. Eine andere Möglichkeit wäre, die Aufbereitung von Formsanden in bereits existierende Anlagen zu integrieren, beispielsweise in die Wertmetallrückgewinnung aus KVA- Filterasche. Zur Nutzung des Wertstoffpotenzials der Altsäuren wäre eine Kombination mit der Feinfraktion der trockenen Schlackenaufbereitung an KVAs ein alternatives Konzept.
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Publications / Results
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keine
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