Gewinnung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe aus Stäuben der Kupferherstellung - Theisenschlamm Koordinator: PD Dr. Birgit Daus Förderkennzeichen:033R137 Verbundpartner Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ TU Bergakademie Freiberg (3 Institute) Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf, HIF BRAIN AG G..O.S. Freiberg Nickelhütte Aue adelphi research ggmbh 1
Projektstruktur Theisenschlamm Ausgewählte rgebnisse werden heute präsentiert 2
rgebnisse: AP3 - Anionenaustausch/Schwertmannit Anionen bildende Metalle im Theisenschlamm sind Re, Ge, Sb, Mo, V, Se Re ist wesentlich Wertkomponente Test der Sorption an Sorptionsmitteln aus basischen isensulfaten (z.b. Schwertmannit) in Batch- und Kleinsäulenversuchen (synthetische in- und Mehrelement-Lösungen) Übertragung auf reale Laugungslösungen Desorption der Metalle von den Sorptionsmitteln Gewinnung von Vorkonzentraten und weitere Anreicherung Überblick über die ignung der HS-Sorptionsmittel lement Zn(II) Cu(II) Sb(V) Mo(VI) Co(II) Re(VII) Ge(IV) Se(VI) Se(IV) V(V) aus synth. in- lement-lösung geeignet nicht geeignet in Arbeit Sorption an Schwertmannit aus Modellösung (Sorption an Aktivkohle) aus realer PLS 3
rgebnisse: AP6 - Solventextraktion xtraktion aus inzelelementlösungen: KOBALT: D2HPA: ph > 4 > 94% MOLYBDÄN: D2HPA oder tertiäres Amin: 1 < ph < 3 > 98% GRMANIUM: LIX63 oder KLX-100: ph = 0 > 97% RHNIUM - xtraktion aus Multielementlösungen: Tertiäres Amin: 0 < ph < 3 > 99% Selektivität: + Gut gegenüber Zn, Fe(III), Cu, Co, Ge (und Mo) - schlecht gegenüber Mo, bei hoher Mo-Konzentration Anreicherung: 11 mg/l (Ausgangslösung) 215 mg/l (Organik) in 5 Stufen Nächste Schritte: Verbesserung der Anreicherung Selektive xtraktion von Ge, Mo,... Re-xtraktion der Wertelemente aus der Organik 4
rgebnisse: AP5 - Metallophore Ziel: Identifizierung und Gewinnung von mikrobiellen Metallophoren zur Anwendung in Solvent- xtraktions- und Bio-Affinitätschromatographie-Verfahren Stand: Mehrstufiges aktivitätsbasiertes Screening abgeschlossen Charakterisierung der 10 aktivsten mikrobiellen xtrakte hinsichtlich der Selektivität gegenüber 8 Metallen abgeschlossen Organisch-chemische Identifizierung der metallophoren Substanzen teilweise abgeschlossen Optimierung der Metallophorproduktion mittels Mutagenese und Fermentationsführung in Arbeit ntwicklung eines Bio-Affinitätschromatographie- Verfahrens im Labormaßstab fortgeschritten 5
Rückhalt in % Rückhalt in % AP 7 Selektive Trennung mittels Nanofiltration (NF) im Dead-nd und Cross-Flow Betrieb Modelllösung abgeleitet von Laugungslösung (ph 2) inzelelement- und Kombinationsversuche Variation der Prozessparameter (ph, p, v, c Zn, ) Polymer-NF-Membranen (150 200 Da) rgebnisse der Kombinationsversuche mit Modelllösung Dead-nd in Aus 100 80 60 40 20 0-20 ph 2 20 bar NF #1 NF #2 Ge Hohe Cu- und Zn-Konzentration verhindert selektive Trennung bei gleichzeitiger Aufkonzentrierung Re Mo Co Cu Zn in Cross-Flow Aus 2 Aus 1 Veränderte Prozessführung erhöht die Selektivität der Trennung Prozessoptimierung 100 80 60 40 20 0 ph 2 20 bar NF #1 NF #2 Ge Re Mo Co Cu Zn 6
DBÄ DBÄ rgebnisse: AP 9 Charakterisierung der Organik Hochauflösende Gaschromatographie und Massenspektrometrie zur Analytik organischer Komponenten Höhere Aromaten Zweikernige Aromaten GCxGC-MS (M < 200 u) Indane, Hydroaromaten Alkane inkernige Aromaten Alkene, Cycloalkane S/N > 25 m/z mit n>20 1246 Peaks Soxhlet xtraktion FT-ICR-MS (M > 200 u) SI positiv C c H h N 1 LDI positiv C c H h Kohlenstoffanzahl Kohlenstoffanzahl 7
Kooperationen innerhalb von r4 Nachwuchsgruppe Dr. Tischer (TU Bergakademie Freiberg) GorMin Nachwuchsgruppe Dr. Bleicher (Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ) 8