technologyComment of gold mine operation and refining (SE): OPEN PIT MINING: The ore is mined in four steps: drilling, blasting, loading and hauling. In the case of a surface mine, a pattern of holes is drilled in the pit and filled with explosives. The explosives are detonated in order to break up the ground so large shovels or front-end loaders can load it into haul trucks. ORE AND WASTE HAULAGE: The haul trucks transport the ore to various areas for processing. The grade and type of ore determine the processing method used. Higher-grade ores are taken to a mill. Lower grade ores are taken to leach pads. Some ores may be stockpiled for later processing. HEAP LEACHING: The ore is crushed or placed directly on lined leach pads where a dilute cyanide solution is applied to the surface of the heap. The solution percolates down through the ore, where it leaches the gold and flows to a central collection location. The solution is recovered in this closed system. The pregnant leach solution is fed to electrowinning cells and undergoes the same steps as described below from Electro-winning. ORE PROCESSING: Milling: The ore is fed into a series of grinding mills where steel balls grind the ore to a fine slurry or powder. Oxidization and leaching: Some types of ore require further processing before gold is recovered. In this case, the slurry is pressure-oxidized in an autoclave before going to the leaching tanks or a dry powder is fed through a roaster in which it is oxidized using heat before being sent to the leaching tanks as a slurry. The slurry is thickened and runs through a series of leaching tanks. The gold in the slurry adheres to carbon in the tanks. Stripping: The carbon is then moved into a stripping vessel where the gold is removed from the carbon by pumping a hot caustic solution through the carbon. The carbon is later recycled. Electro-winning: The gold-bearing solution is pumped through electro-winning cells or through a zinc precipitation circuit where the gold is recovered from the solution. Smelting: The gold is then melted in a furnace at about 1’064°C and poured into moulds, creating doré bars. Doré bars are unrefined gold bullion bars containing between 60% and 95% gold. References: Newmont (2004) How gold is mined. Newmont. Retrieved from http://www.newmont.com/en/gold/howmined/index.asp technologyComment of primary zinc production from concentrate (CA-QC): Hydrometallurgical process Sulphide concentrates are roasted first in fluidized bed roasters to produce zinc oxide (calcine) and sulphur dioxide. Roasting is an exothermic process and no additional fuel is used to sustain the reaction, the heat generated is recovered to produce steam. Calcine is then sent to the leaching step. Roaster gases are treated in hot electrostatics precipitators to remove dust. The remaining dust and volatile metals such as mercury and selenium are removed in the wet section of the acid plant through a cooling tour, a mist precipitator and a mercury tower (Boliden mercury removal processs). The sulphur dioxide is then converted to sulphuric acid in a conventional recovery system (converted and absorbing tower). Leaching of the calcine is carried out in a number of successive stages using a gradually increasing strength of hot sulphuric acid. The initial stages dissolve the major part of the zinc oxide and the other stages dissolve the zinc ferrite (ZnO.Fe2O3) and convert iron into Jarosite (sodium Jarosite). Zinc sulfate (ZnSO4) entering the electrolysis stage produce electrolyte (H2SO4) that is returned to leaching plant. Other metals are also dissolved during the process and are removed after leaching. Iron is the major impurity, which is precipitated in the form of Jarosite. Overall waste: The production of metals is related to the generation of several by-products, residues and wastes. Relatively large quantities of iron based solids, depending on the iron content, are generated by the leaching process (6.14E-1 kg Jarosite/kg zinc). Cement is added to the Jarosite to produce Jarofix (an inert waste). Solid residues also arise as the result of the liquid effluents treatment. The main waste stream is gypsum (CaSO4) and metal hydroxides that are produced at the wastewater neutralization plant. Mercury and selenium residues arise from the weak acid bleed treatment from the acid plant. Selenium can be recovered from these residues depending on the market demand for this metal. Overall emissions: The emissions to air can either be stack emissions or fugitive emissions. Stack emissions are normally monitored continuously (SO2) or periodically (other emissions) and reported. The main emissions to air from zinc production are sulphur dioxide (SO2) and particulate matters including metals. Main emissions to water are metals and their compounds. The monitored metals are zinc, cadmium, lead, mercury, selenium, copper and arsenic. technologyComment of primary zinc production from concentrate (RoW): The technological representativeness of this dataset is considered to be high as smelting methods for zinc are consistent in all regions. Refined zinc produced pyro-metallurgically represents less than 5% of global zinc production and less than 2% of this dataset. Electrometallurgical Smelting The main unit processes for electrometallurgical zinc smelting are roasting, leaching, purification, electrolysis, and melting. In both electrometallurgical and pyro-metallurgical zinc production routes, the first step is to remove the sulfur from the concentrate. Roasting or sintering achieves this. The concentrate is heated in a furnace with operating temperature above 900 °C (exothermic, autogenous process) to convert the zinc sulfide to calcine (zinc oxide). Simultaneously, sulfur reacts with oxygen to produce sulfur dioxide, which is subsequently converted to sulfuric acid in acid plants, usually located with zinc-smelting facilities. During the leaching process, the calcine is dissolved in dilute sulfuric acid solution (re-circulated back from the electrolysis cells) to produce aqueous zinc sulfate solution. The iron impurities dissolve as well and are precipitated out as jarosite or goethite in the presence of calcine and possibly ammonia. Jarosite and goethite are usually disposed of in tailing ponds. Adding zinc dust to the zinc sulfate solution facilitates purification. The purification of leachate leads to precipitation of cadmium, copper, and cobalt as metals. In electrolysis, the purified solution is electrolyzed between lead alloy anodes and aluminum cathodes. The high-purity zinc deposited on aluminum cathodes is stripped off, dried, melted, and cast into SHG zinc ingots (99.99 % zinc). Pyro-metallurgical Smelting The pyro-metallurgical smelting process is based on the reduction of zinc and lead oxides into metal with carbon in an imperial smelting furnace. The sinter, along with pre-heated coke, is charged from the top of the furnace and injected from below with pre-heated air. This ensures that temperature in the center of the furnace remains in the range of 1000-1500 °C. The coke is converted to carbon monoxide, and zinc and lead oxides are reduced to metallic zinc and lead. The liquid lead bullion is collected at the bottom of the furnace along with other metal impurities (copper, silver, and gold). Zinc in vapor form is collected from the top of the furnace along with other gases. Zinc vapor is then condensed into liquid zinc. The lead and cadmium impurities in zinc bullion are removed through a distillation process. The imperial smelting process is an energy-intensive process and produces zinc of lower purity than the electrometallurgical process.
Das Projekt "Zn-recovery from steel making dusts - Kinetics and mechanism of thermal zinc-ferrite phase decomposition" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut und Lehrstuhl für metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. This project focuses on a pyrometallurgical treatment of iron-zinc concentrate in order to study the mechanism and kinetics of thermal zinc ferrite phase decomposition. Combination of Pyrometallurgical and hydrometallurgical treatment of FeZn-concentrate was used. The degree and kinetic of thermal decomposition of zinc ferrite was considered by TGA and DTA Analysis. The thermal decomposition of zinc ferrite was investigated in rotary kiln and tubular furnace. Leaching of decomposed solid residue was performed under atmospheric and high pressure conditions.
Das Projekt "Optimierung der Korrosionsbeständigkeit von Dampferzeugerwerkstoffen durch Oberflächenmodifikation mittels Diffusionsschichten in einem neuentwickelten Out-of-pack-Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Modern 9-12% Cr ferritic-martensitic steels are used in conventional power plants for steam lines, boiler piping, superheaters and steam turbines. Since the use of X20CrMoV121 new improved Cr-steels like the P91 and the tungsten and boron alloyed Cr-steel NF616, the HCM12A or E911 have been developed. To improve the efficiency of power plants, supercritical steam parameters up to 650°C and 300 bar are required. Under these conditions martensitic steels have a good creep rupture strength which is an advantage for their use as heat exchanger materials, but the corrosion resistance should be improved. Austenitic steels and nickel-based alloys are potential candidates for increasing the steam temperatures up to 700°C. In order to protect the martensitic steels by diffusion coating treatments, the coating process has to fit the substrate requirements concerning the process temperature and time. Indeed, above a certain temperature, the martensite transforms into ferrite and the material thus looses its mechanical properties. For P91 martensitic steels, the removal of the martensite occurs above 650°C. As a consequence, a new out-of-pack process will be developed. The process consists in enriching the substrate surface with elements that are expected to form a protective oxide layer under service conditions. These elements are: Mn, and Si and a combination of both, which are introduced at high temperature by diffusion into the substrate surface. A high Mn content in the surface zone forms protecting MnCr-spinels. Si is expected to form a diffusion barrier, which could reduce the Cr diffusion to the substrate surface. A diffusion treatment of martensitc Cr-steels with both elements suppose a synergetic effect.
Das Projekt "Teilprojekt: InduNano-IVW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH durchgeführt. Mission Statement: Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Technologie für die energieeffiziente und wirtschaftliche Herstellung von komplexen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Bauteilen im großtechnischen Maßstab. Mit deren Hilfe ist eine Reduktion der Kosten für die Herstellung von Organoblech-basierten Compositen von über 20 % zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Innovationen in allen Stufen der Wertschöpfungskette eingeführt. Im Projekt wird die gesamte Prozesskette, vom Compoundieren bis zum konsolidierten Bauteil, abgebildet und hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Aspekte bewertet. Am Projektende wird eine Prozesskette präsentiert mit deren Hilfe Vor- und Nachteile der Prozessschritte evaluiert werden können. Dabei wird ein flächiger, umgeformter thermoplastbasierter Faserverbund-Einleger mit einem kurzfaserverstärkten Thermoplast umspritzt. Vorbild für dieses Demonstratorbauteil ist Bauteil, dessen Herstellzeit mittels der Referenzprozesskette ca. 1 Minute beträgt. Lösungsweg: Mittels Extrusion werden ausgewählte Nanoferrite in Polyamid 6 (PA6) eincompoundiert. Aufgrund der großen Teilchenoberfläche im Verhältnis zum Volumen besitzen die in diesem Projekt ausgewählten Nanoferrite spezielle chemische und physikalische Eigenschaften. Durch diese Eigenschaften ist das Aufheizen mittels Induktion möglich und durch das oben angesprochene Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist ein guter Wärmeübergang zur Kunststoffmatrix gegeben. Aus den Nanocompounds werden nanomodifizierte PA6-Filamentgarne hergestellt, die in einem nächsten Prozessschritt zusammen mit Glasfasern commingelt und zu einem Gewebe verarbeitet werden. Die Konsolidierung und Formgebung der commingelten semi-imprägnierten thermoplastischen Prepregs erfolgt hierbei simultan.
Das Projekt "Teilvorhaben: Neuartige NOx-Speicher und Herstellung von Katalysatoren im Labormaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Das Hauptziel des Teilvorhabens ist die Erarbeitung und Optimierung einer Methode zur Herstellung eines Niedertemperatur-NOx-Speichers in Form eines sinter- bzw. redoxstabilen, schwefelresistenten Titan- oder Niob-substituierten Lanthan-Strontium-Ferrits mit hoher Speicherkapazität.
Das Projekt "TP3.2: Steigerung des Wirkungsgrades von Elektromotoren durch Erhöhung der magnetischen Parameter Sättigungsmagnetisierung, Remanenz und Koerzitivfeldstärke mit Hilfe von Substitutionen in Sr-Hexaferriten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TRIDELTA Hartferrite GmbH durchgeführt. Mit diesem Projekt werden die werkstofflichen Grundlagen der hexagonalen M-Typ Ferrite wissenschaftlich und technologisch untersucht und weiterentwickelt. Insbesondere die Rolle und Wirkung von Substitutionen im Sr-Hexaferrit bildet einen großen Untersuchungsschwerpunkt. Aber auch technologische Prozessschritte und -parameter mit Einfluss auf die Gefügestruktur sollen in diesem Projekt untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes ist die Grundlagenentwicklung isotroper Hexaferritpulver zur Polymereinbindung in Bezug auf Haftkraft und Biegevermögen durch Untersuchungen der für diesen Prozess bestimmenden Prozessparameter, z.B. schonender Mahlprozess (Korngrößenverteilung, Reduzierung von Kristallfehlern). Die Entwicklung erfolgt dabei im Labormaßstab und Einzelteilfertigung. .
Das Projekt "Gewinnung und Wiedereinsatz des beim Salzsaeureregenerationsverfahrens anfallenden Fe2O3-Feinstaubes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Keramchemie, Abteilung Entwicklung durchgeführt. In dem beantragten Forschungsvorhaben soll der Wiedereinsatz und die Gewinnung des beim Salzsaeureregenerationsverfahren anfallenden Fe2O3-Feinstaubes untersucht werden. Dieses feinteilige Eisenoxid entsteht bei der Wiederaufarbeitung von verbrauchter Salzsaeurebeizfluessigkeit und wird in einem der nachfolgenden Verfahrensschritte unnoetigerweise wieder aufgeloest. Das Vorhaben soll in 2 Entwicklungsabschnitten durchgefuehrt werden. Im 1. Abschnitt soll Qualitaet und Quantitaet eingehend untersucht werden und im 2. Abschnitt soll eine zusaetzliche Abscheidestufe fuer diesen feinen Eisenoxidstaub entwickelt bzw. erprobt werden. Der anfallende Feinstaub waere direkt einsetzbar im Bereich der Herstellung von Ferriten, bei der Reduktion zu Pulvereisen sowie in der Pigmentherstellung fuer die Lackindustrie. Es wuerde damit ein Beitrag zum Recycling vom Eisenoxid erreicht.
Das Projekt "NanoMed - Toxikologische Charakterisierung von Nanomaterialien für die diagnostische Bildgebung in der Medizin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von chemagen Biopolymer-Technologie Aktiengesellschaft durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das Ziel des Antragstellers ist es Nano-Beads kleiner als 500 nm auf Basis von Polyvinylalkohol und Magnetit herzustellen. Die Nano-Beads werden auf auf ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften hin charakterisiert und den Projektteilnehmern zu toxikologischen und bildgebenden Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Ist eine stabile und reproduzierbare Synthesemethode etabliert, werden verschiedene Modifikationen an den Nano-Beads vorgenommen. Es wird das Magnetit in einem zweiten Arbeitspaket gegen andere Nanopartikel der Projektpartner wie z.B. Gold oder dotierte Ferrite ausgetauscht . So lassen sich die verschiedenen Nanopartikel der einzelnen Arbeitsgruppen direkt bezüglich ihrer Eigenschaften d.h bezüglich des Projektziels miteinander vergleichen. Das dritte Arbeitspaket beinhaltet die chemische Oberflächenmodifikation der Nano-Beads. In Abstimmung mit den Projektpartnern werden aus einer breiten Palette an Kupplungsvarianten verschiedenste Oberflächeneigenschaften und Liganden generiert. 2. Arbeitsplanung Der erste Schritt des gesamten AP ist die Etablierung eines Verfahrens zur Herstellung von magnetischen PVA Beads im Nanometerbereich. Hierzu werden ggf. neue Dispergiermethoden und Emulgatoren zum Einsatz kommen. Signifikante Parameter wie Größe und Zetapotential werden von der chemagen AG überprüft. Die Modifikation durch Austausch der Nanomaterialien und durch chemische Derivatisierung der Oberfläche erfolgt, wenn eine qualitätsgesicherte Methode der Nano-Bead Herstellung etabliert ist.
Das Projekt "VP3: Magnetkeramik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TRIDELTA Hartferrite GmbH durchgeführt. Mit diesem Projekt werden die werkstofflichen Grundlagen der hexagonalen M-Typ Ferrite wissenschaftlich und technologisch untersucht und weiterentwickelt. Insbesondere die Rolle und Wirkung von Substitutionen im Sr-Hexaferrit bildet einen großen Untersuchungsschwerpunkt. Aber auch technologische Prozessschritte und -parameter mit Einfluss auf die Gefügestruktur sollen in diesem Projekt untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes ist die Grundlagenentwicklung isotroper Hexaferritpulver zur Polymereinbindung in Bezug auf Haftkraft und Biegevermögen durch Untersuchungen der für diesen Prozess bestimmenden Prozessparameter, z.B. schonender Mahlprozess (Korngrößenverteilung, Reduzierung von Kristallfehlern). Die Entwicklung erfolgt dabei im Labormaßstab und Einzelteilfertigung. .
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Integration der Entwicklungsergebnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KSB SE & Co. KGaA durchgeführt. Umwälzpumpen finden Einsatz in Wohn-, Büro- und Gewerbe-Gebäuden zum Transport von Trink-, Heiz- und Kühlwasser. Sie bestehen aus der Pumpe zur Übertragung von Energie an das flüssige Wärmeträgermedium und dem in die Pumpe integrierten Elektromotor, der die Pumpe antreibt. Um EU-Vorgaben einzuhalten, mussten Hersteller elektrischer Pumpenantriebe den Materialeinsatz bei elektrischen Komponenten signifikant erhöhen: Der Übergang von Elektromotoren mit Permanentmagneten aus Ferrit zu Elektromotoren mit Hochleistungs-Permanentmagneten aus den Selten-Erden-Metallen ermöglichte erst die erforderliche Wirkungsgradsteigerung. Hersteller verwenden für Permanentmagnete heute daher ausschließlich diese Materialien. Auch durch vermehrten Einsatz von Kupfer in der Statorwicklung erhöhten Hersteller den Wirkungsgrad des elektrischen Pumpenantriebs. Dabei musste jedoch neben dem Kupferanteil, der aktiv zur Nutzleistung des Motors beiträgt, auch der oft viel größere Anteil an nicht aktivem Kupfer erhöht werden. Die Effizienz von Umwälzpumpen darf künftig nicht allein im Kontext des Energiebedarfs gesehen werden. Effizienz bedeutet neben Energieeffizienz auch Ressourceneffizienz und optimierter Lebenszyklusaufwand. Dazu sind grundlegend neue Aufbaukonzepte zu entwickeln, die bzgl. des Ressourceneinsatzes optimiert werden, aber die erreichte Energieeffizienz beibehalten. Ziel ist dabei der Verzicht auf Selten-Erden-Metalle sowie die signifikante Reduzierung von Kupfer. Durch die hohe Absatzzahl von Umwälzpumpen und die Möglichkeit, die entwickelnden Technologien auf andere Pumpensysteme mit elektrischem Antrieb zu übertragen, ist der Hebel zur Erhöhung der Ressourceneffizienz sehr hoch. AP 1: Projektmanagement AP 2: Erarbeitung der Spezifikation AP 3: Entwicklung diffusionsdichtes Spaltrohr AP 4: Entwicklung des magnetfreien Elektroantriebs AP 5: Entwicklung neuer Wicklungstopologien für Synchronreluktanzmotoren AP 6 : Erprobung in einer Versuchsträger-Anlage.