Nach dem Prinzip der Kristallisation: Künstliche Erzminerale aus metallurgischen Schlacken
Im von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunkprogramm „Engineered Artificial Minerals“ arbeiten zukünftig Wissenschaftler an einer neuen Lösung zur Aufbereitung und Wiederverwendung von Abfall- und Recyclingprodukten der Metallurgie durch künstliche Erzminerale.
Zur Umsetzung der innovativen Idee blickte das interdisziplinäre Team zunächst weit in die Erdgeschichte zurück: „Wir wollen uns ein Beispiel an der Genese von Rohstofflagerstätten nehmen, als unsere heutigen Erze vor langer Zeit aus Magma kristallisiert sind“, erklärt Prof. Dr. Urs Peuker vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik der TU Bergakademie Freiberg, der das Schwerpunktprogramm koordiniert. „Dieses Prinzip der Kristallisation können wir anwenden, um künstliche Erzminerale aus metallurgischen Schlacken herzustellen, die wir dann fit für die Wiederverwendung machen können.“
Die Kühlrate beeinflusst die Struktur und Zusammensetzung der Kristalle aus einer Schlacke; hier am Beispiel von Elektronikschrott-
Recycling (Grafik: TU Bergakademie Freiberg)
Die heißen Schlacken entstehen bei der Gewinnung von Metallen oder dem Einschmelzen von Elektronikschrott und enthalten die Technologieelemente in aufgelöster Form. Wird die Schlacke abgekühlt, entstehen Kristalle, die die Wissenschaftler in ihrer Struktur und Art durch Änderungen der Kühlrate modifizieren können. „Indem wir unsere Zielelemente mit weiteren Stoffen wie zum Beispiel Schwefel oder Phosphor verbinden, können neue Erzminerale entstehen“, sagt Peuker. Diese neuen Minerale können dann als künstliche Erze wieder zurück in den Wertstoffkreislauf geführt werden.
Neben der Entwicklung der Methode zur Erzeugung der künstlichen Minerale charakterisieren die Wissenschaftler auch deren Eigenschaften, erforschen die Aufbereitung für die Wiederverwendung und arbeiten an der Digitalisierung der gesamten Prozesskette. An der Initiierung des Mitte Mai 2020 von der DFG bewilligten Schwerpunktprogramms 2315 waren neben der TU Bergakademie Freiberg auch die Technischen Universitäten Aachen, Braunschweig und Clausthal sowie das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie beteiligt.
(EU-Recycling 07/2020, Seite 13, Grafik: TU Bergakademie Freiberg)
