Recycling von SE aus Leuchtstoffpulver - Phase III (Recycling von Seltenen Erden aus Leuchtstoffpulver - Phase III)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 609.21.19

Schlüsselwörter (Deutsch)

Recycling, Leuchtstofflampen, Leuchtstoffpulver, seltene Erden, Yttrium, Terbium, Europium, Trennverfahren, Metalloxide, Yttriumoxid, Terbiumoxid, Extraktion

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Beim Recycling von Leuchtstofflampen fällt Leuchtstoffpulver an, das einen hohen Anteil an seltenen Erden (Yttrium (Y), Terbium (Tb), Europium (Eu)), fortan SE genannt, enthält. Diese gehören zu den strategischen Rohstoffen der Zukunft, weil diese einerseits in vielen neuartigen Technologiebereichen und Industriezweigen unverzichtbar geworden sind, andererseits selten, regional begrenzt und aufwändig in der Primärgewinnung sind.

Bisher wurden die anfallenden Leuchtstoffpulver in der Regel unterirdisch deponiert, mit entsprechenden Kostenfolgen und unter Verlust dieser Rohstoffe.

Die Ziele des Vorgängerprojektes UTF 561.19.17 Recycling von SE aus Leuchtstoffpulver Phase II wurden erreicht. In der Phase 2 konnte eine kontinuierliche Semi-Pilot Mixer-Settler-Anlage im Labormassstab zur Rückgewinnung von Y mit einer Reinheit von 99,9% mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion erfolgreich entwickelt und getestet werden.

Diese Pilotanlage zur Rückgewinnung von Y mit einer Reinheit von 99,9% soll nun im vorliegenden Projekt mit einem Verfahren zur Rückgewinnung von Tb und Eu aus Leuchtstoffpulver ergänzt werden.

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 08.10.2018 an der Sitzung der Koko UT vom 29.11.2018 genehmigt

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1         Die kontinuierliche Semi-Pilot Mixer-Settler-Anlage im Labormassstab zur Rückgewinnung von Tb aus Leuchtstoffpulver-Rezyklat ist in Betrieb genommen und Messdaten belegen, dass darin Tb in einer Reinheit von 99,9% zurückgewonnen werden kann. Die benötigten Extraktionsschritte für Tb in einer Reinheit von 99,9% sind dokumentiert.

2    Die kontinuierliche Semi-Pilot Mixer-Settler-Anlage im Labormassstab zur Rückgewinnung von Eu aus Leuchtstoffpulver-Rezyklat ist in Betrieb genommen und Messdaten belegen, dass darin Eu in einer Reinheit von 99,9% zurückgewonnen werden kann. Die benötigten Extraktionsschritte für Eu in einer Reinheit von 99,9% sind dokumentiert. Meilenstein 1; umfasst die Ergebnisse 1 und 2.

3    Installation der am PSI schon teilweise vorhandenen Recycling Anlage, sowie weitere Komponenten, soweit das Projektbudget es erlaubt, für die Rückgewinnung von Y, Tb und Eu aus Leuchtstoffpulver in einem adäquat ausgestatteten 40 Fuss Container. Erste Vorversuche zeigen die Funktionsfähigkeit dieser Demonstrationsanlage zur Rückgewinnung von Y, Tb und Eu aus Leuchtstoffpulver mit einer Reinheit von 99.9%. Meilenstein 2.

4    Erste Fortschritte bei der Suche nach einem oder mehreren neuen Wirtschaftspartnern/Investoren für die Vermarktung der Ergebnisse aus diesem Projekt, welche bereit zur Übernahme der Rückzahlungspflicht gemäss Art 8 sind, sind erzielt. Der unterzeichnungsbereite Entwurf des Vertragswerkes zwischen den Wirtschaftspartnern/Investoren und dem BAFU ist durch das BAFU genehmigt.

5    Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 4 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

6    Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

7    Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

Projektziele (Deutsch)

In diesem Projekt soll das Detail-Engineering, die Inbetriebnahme sowie ein Versuchsbetrieb einer kontinuierlichen Semi-Pilot Mixer-Settler-Anlage im Labormassstab zur Rückgewinnung von Tb mit einer Reinheit 99,9%, mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion und den Komplexbildnern getestet werden. Analog der Rückgewinnung von Tb soll ebenfalls die Rückgewinnung von Eu mit einer Reinheit von 99.9% getestet werden.

Beschreibung der Resultate (Englisch)

Our efforts and aims in this project, i.e. to develop the REE recycling process know-how and apply it to kg-level FP e-waste samples for reproducibility of the sequential digestion, were successful.

We up-scaled the recycling process on 10 kg level with the already acquired feedstock with our semi-pilot facility.

The commercially acceptable purities of Tb and Eu have been demonstrated successfully to 3N (>99.9% on a trace rare earth metal basis), in addition to earlier achieved (in phase II) Y purities.

The milestone of successful pilot establishment and demonstration of the mixer-settler extraction pilot plant has been successfully achieved as well.

A design and concept for the container-sized installation has been developed with rigorous deliberations. A lab-container has been procured and installed onsite successfully as within the adapted timeline and given costs.

Umsetzung und Anwendungen (Englisch)

The company REMRETEch GmbH has been founded to test the implementation prospects and viable business strategy. Also, the container-sized pilot plant will allow us to test different waste feedstocks at different partners and remote locations. This will increase the chances for the adaptation of the technology to different feedstocks and the commercialization. These activities are also a direct contribution to the EU green deal and EU critical raw materials act ambitions which currently are getting a lot of industrial and political attention at the moment.

Weiteres Vorgehen (Englisch)

The developed approaches and technologies have direct relevance to the societal and environmental aspects. The developments in the rare metals processing technologies will be continued by the chemical processes and materials research group along with the extended collaborators including REMRETEch GmbH. Different feedstock containing valuable materials will be tested as well and relevant piloting and implementation efforts will be done. However, a further implementation will need substantial additional investments to be successful. An adaptation of our process using a membrane-based technology promises lower costs and also a reduced environmental impact.