Das Projekt "Verwertung bzw. Vermeidung des Reststoffes Jarosit bei der Zinkelektrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-Zink durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines vorhandenen Verfahrenskonzeptes zur Vermeidung bzw Verwertung des Reststoffes Jarosit, von dem bis heute im EG-Raum jaehrlich ca 0,5 Mio Tonnen in Schlammteichen deponiert werden und der neben durchschnittlich 29 Prozent Fe kumulativ mindestens 7,5 Prozent Schwermetalle wie Zn, Pb, Cu, As, Cd ua enthaelt. Durch Drucklauge- bzw Flotationsversuche sollen im ersten Schritt die reaktionskinetischen Voraussetzungen des Verfahrens (Aufloesung von Jarosit verschiedener Herkunft, Abtrennung von Elementschwefel, Kreislauffuehrung der Saeure, Gewinnung von Begleit- und Stoerelementen ua) im Labormassstab ermittelt werden. Auf der Grundlage der gefundenen Daten sollen dann im zweiten Schritt die Planung, der Bau und der Betrieb einer kontinuierlich arbeitenden Pilotanlage erfolgen.
Das Projekt "Verbesserung der Qualitaet des Haematits zur Ressourcensicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-Zink durchgeführt. Bei der hydrometallurgischen Zinkgewinnung stellt das Haematitverfahren derzeit das einzige technisch realisierte Verfahren dar, bei dem das aus dem Prozess ausgebrachte Eisen in Form eines verkaufsfaehigen Produktes, des Haematits, anfaellt. Der Hauptabnehmer fuer diesen Haematit ist zZt die Zementindustrie. Zur langfristigen Sicherung dieser Absatzmoeglichkeit war eine erste Verbesserung der Haematitqualitaet notwendig. Durch eine spezielle Klarfiltration der in die Haematitanlage vorlaufenden Loesung sowie durch eine Rezirkulierung der beim Haematitprozess anfallenden Loesung beim An- und Abfahren der Anlage wurde eine Erhoehung des Eisengehaltes im Haematit von 54 Prozent auf ca 58 Prozent und eine Verringerung der Gehalte an Blei und Cadmium von 0,6 bzw 0,05 Prozent auf je etwa 0,04 Prozent erzielt. Zur weiteren Absatzsicherung und zur Erschliessung neuer Absatzmaerkte (zB in der Eisenindustrie) wurde eine zweite Verbesserung der Haematitqualitaet erprobt. Durch eine Nachbehandlung des Haematits mit verduennter Zinksulfatloesung bei 200-250 Grad C konnten die Gehalte an Blei und Cadmium weiter verringert werden. Die vorgegebene Erhoehung des Eisengehaltes auf mindestens 62 Prozent wurde bis zum Projektende in der Produktionsanlage aus technischen Gruenden nur knapp erreicht. Bei Laborversuchen wurden Eisengehalte bis ueber 64 Prozent erzielt.
Das Projekt "Pyrometallurgische Behandlung von Rueckstaenden und Faellungsprodukten aus der hydrometallurgischen Zinkgewinnung in einem Gleichstromlichtbogenofen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, IME, Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Nachdem bis Anfang des Jahrhunderts Zink nur auf pyrometallurgischem Wege hergestellt wurde, betrug der Anteil des hydrometallurgisch hergestellten Zinks 1950 schon 42 Prozent. Heute hat der hydrometallurgische Zinkgewinnungsprozess einen Anteil von ueber 80 Prozent. Das Verfahren der hydrometallurgischen Zinkgewinnung gliedert sich wie folgt: In der ersten Prozessstufe wird das sulfidische Zinkkonzentrat in einem Wirbelschichtofen abgeroestet. Das Abgas der Roestung wird nach einer Waermerueckgewinnung zur Schwefelsaeure verarbeitet. Das Roestgut wird anschliessend schwachsauer gelaugt (Neutrallaugung). Aus der Loesung wird Zink nach einer Laugenreinigung elektrolytisch abgeschieden. Der Rueckstand der Neutrallaugung enthaelt noch ca. 20 Prozent Zink in Form von Zinkferrit (ZnO - Fe2O3). Diese schwerloesliche Verbindung wird in einer zweiten Laugungsstufe, der heiss-sauren Laugung, mit Elektrolyt aufgeschlossen. Bei diesem Prozess geht auch der gesamte Eisenvorlauf in Loesung. Der Rueckstand der heiss-sauren Laugung besteht aus schwerloeslichem Bleisulfat und enthaelt einen Grossteil des vorlaufenden Silbers. Die Abtrennung des Eisens aus der heiss-sauren Loesung kann durch drei verschiedene Faellverfahren erfolgen: den Jarositprozess, den Goethitprozess und den Haematitprozess. Mengenmaessig fallen weltweit ca. 1,8 Mio Tonnen Jarosit, 0,5 Mio Tonnen Goethit und nur 0,08 Mio Tonnen Haematit an. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung kann nur der Haematit derzeit weiterverwendet werden (Eisentraegermaterial fuer die Zementindustrie). Goethit und vor allem Jarosit sind so stark verunreinigt, dass sie deponiert werden muessen. Da die Deponiekosten...
Das Projekt "Aufarbeitung von Faellprodukten und Rueckstaenden der hydrometallurgischen Zinkgewinnung, insbesondere Jarosit durch thermische Behandlung, vorzugsweise Schmelzen im Gleichstromofen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, IME, Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling durchgeführt. Zielsetzung des Vorhabens ist eine Aufarbeitung von Zinklaugungsrueckstaenden, Faellprodukten und anderen schwer- bzw. edelmetallhaltigen Rueckstaenden aus der hydrometallurgischen Zinkgewinnung durch Schmelzen im Gleichstromlichtbogenofen, um einmal Deponieraum und -kosten zu sparen sowie moeglichst handelsfaehige Produkte, Metall, Pb-Zn-Flugstaub und Stahlschlacke zu erzeugen. Diese Rueckstaende und Faellprodukte sind z.Zt. nur unter Einhaltung grosser Sicherheitsvorkehrungen und Kosten deponiefaehig. Sie sind zudem z.T. sehr fein, fallen als thixotroper Schlamm an und koennen daher nicht noch gelagert werden. Bei einer Verarbeitung dieser Materialien in einem Gleichstromlichtbogenofen ist zu erwarten, dass durch ueberlagerte schmelzflusselektrolytische Prozesse die Reduktion der Metalle und durch Elektrophorese das Absetzen von Metalltroepfchen beschleunigt wird. Kleinversuche im 3-5 kg Massstab haben diese Annahmen zumindest z.T. bestaetigt. Pilotversuche im 150 kg Massstab haben gezeigt, dass aus derartigen Rueckstaenden unter bestimmten Bedingungen eine vorwiegend Blei enthaltende Metallphase erschmolzen werden kann bei gleichzeitiger weitgehender Verfluechtigung des vorhandenen Zinks. Die erzeugten Schlacken sind praktisch frei von mobilisierungsfaehigen Schwermetallen, wie durch Elutionsuntersuchungen nachgewiesen wurde. Sie koennten als Strahl- oder Baumaterial Verwendung finden. Das Vorhaben ist abgeschlossen, die Beantragung einer Weiterfuehrung wird erwogen.
Das Projekt "Mineralogische und kristallographische Untersuchungen zur Schwefelbilanzierung im Umfeld eines sauren Tagebaurestsees im Lausitzer Braunkohlenrevier - TP1: In situ-Steuerung von mikrobiellen Schwefelumsetzungen in schwefelsauren Braunkohlentagebaur.." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt, Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie, Technische Mineralogie durchgeführt. Eine wichtige Folge des Braunkohlenbergbaus ist die Ausloesung von Mineralreaktionen, die zur Freisetzung, Zwischenspeicherung und Wiederabgabe von Sulfat fuehren und damit den Versauerungsgrad von Grund- und Oberflaechenwaessern beeinflussen. Der Sulfateintrag in einen sauren Tagebaurestsee ist eine bedeutende Groesse fuer Dauer und Umfang biotechnologischer Sanierungsmassnahmen, wie sie am Restloch 111 (ehemaliger Tagebau Plessa) geplant sind. Deshalb ist es notwendig, die Sulfatquellen zu identifizieren und quantitativ zu erfassen sowie die Kinetik der Sulfatfreisetzung aus den Festphasen zu ermitteln. Die Ergebnisse der mineralogischen Untersuchungen werden dann zusammen mit den hydrogeologisch-geochemischen Daten (UFZ-Halle) in die Schwefelbilanzierung und in die technische Durchfuehrung der Sanierung des Restsees einfliessen. Die Mineralreaktionen in Braunkohlentagebaukippen, beginnend mit der Oxidation der Eisensulfide, koennen in drei zeitlich nacheinander ablaufende Schritte eingeteilt werden: (1) Zunaechst entstehen leicht loesliche, wasserhaltige Fe hoch 2+-Sulfate, die fuer das langfristige Geschehen keine Bedeutung haben. (2) Die zunehmende Oxidation zu Fe hoch 3+ fuehrt - zusammen mit den durch schwefelsaure Porenwaesser mobilisierten Alkalien aus Silikaten - zur Bildung von Jarositen (Na,K,H3O)Fe3(SO4)2(OH)6), die bei den niedrigen pH-Werten (ca. 1-3) und hohen Eh-Werten als Zwischenspeicher fuer Sulfat wirken. (3) Aenderungen der pH/Eh-Bedingungen in Folge des Grundwasseranstiegs stillgelegter Tagebaue fuehren u.a. zu Hydrolysereaktionen des Jarosits, die ueber einen laengeren Zeitraum andauern. Sulfat wird dadurch erneut mobilisiert. Mineralreaktionen in den Kippen und in den Seesedimenten des ehemaligen Tagebaus Plessa (stillgelegt 1959) befinden sich zur Zeit am Ende des zweiten und am Beginn des dritten Schritts. Die Aufklaerung der in den Seesedimenten und im seenahen Umfeld ablaufenden Mineralreaktionen traegt wesentlich zum Verstaendnis des Sulfathaushaltes bei und wird damit helfen, Sanierungsmassnahmen besser zu planen und einzuschaetzen.
Das Projekt "Teilprojekt: Jarosite und Alunite als Speicherminerale für toxische Inventare der Tagebaukippen Mitteldeutschlands: Stabilität und Einfluß auf die Schwermetallhaushalte in den Restwässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung durchgeführt. In den Braunkohletagebaukippen von Cospuden und Zwenkau laufen als Folge der Oxidation von FeS2 geochemische Prozesse ab, die zu einer teilweisen Fixierung toxischer Elemente in sekundaeren Mineralneubildungen, im wesentlichen in Jarositen ((Na,K)Fe3(SO4)2(OH)6), fuehren. Die Verhaeltnisse in den Kippen sind gegenwaertig weitgehend untersaettigt, die pH-Werte niedrig. Mit zunehmender Wassersaettigung der Kippen als Folge der Flutung (pH-Anhebung) wird es zur Aufloesung und Neubildung von Mineralen kommen. Ziel ist es, das Aufloeseverhalten (Mechanismus und Kinetik) der Jarosite zu quantifizieren, die Bildung neuer Mineralphasen zu verfolgen und deren Eigenschaften zur Immobilisierung oekotoxischer Elemente zu bestimmen. Die enorme kristallchemische Variabilitaet der Jarosite hat grossen Einfluss auf die Weite ihrer Stabilitaetsfelder. Verlaessliche Korrelationen zwischen den ermittelten chemischen Daten und den strukturellen Details der Minerale sind daher die Grundlage zur Voraussage der Aufloesekinetik. Unser mineralogisch ausgerichtetes Vorhaben im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogrammes 'Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflussten Sickerwasser und Grundwasser' wird die Aufloesungs- und Mineralneubildsungsreaktionen, ausgehend vom Jarosit und Alunit, aufklaeren. Das Verstaendnis solcher grundlegender Mechanismen und der Kinetik der Freisetzung und Fixierung toxischer Inventare aus und in Festphasen ist eine der notwendigen Bedingungen, Aussagen ueber die Verteilung von Elementen zwischen Festphasen und Loesungen fuer die Modellierung der hydrochemischen Ausbreitung verfuegbar zu machen.
Das Projekt "JaroMin: Mineralogische Charakterisierung von Jarosit als Basis für die metallurgische Verarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leoben, Lehrstuhl für Geologie und Lagerstättenlehre durchgeführt. Jährlich fallen ca. 1,5 Millionen Tonnen Rückstände aus hydrometallurgischen Prozessen in den Zinkhütten Europas an. Diese, als Jarosit bezeichneten Reststoffe, werden trotz bedeutender Mengen an Wertmetallen wie zum Beispiel Zink, Blei und Silber größtenteils deponiert. Der Grund dafür liegt im Fehlen von entsprechenden Verarbeitungsmethoden, die eine wirtschaftliche Gewinnung der Metalle ermöglichen. Zur Entwicklung solcher Methoden bedarf es wiederum einer ausführlichen und genauen Charakterisierung der Bestandteile in chemischer und mineralogischer Hinsicht. Dieses Projekt widmet sich in erster Linie der Erarbeitung einer Charakterisierungsmethodik um der Adaptierung von Aufbereitungs- und metallurgischen Techniken die nötige Grundlage zu liefern. Vorangegangene Arbeiten haben gezeigt, dass hier vor allem im Bereich der Flotation großes Potential vorhanden ist. Die genaue Charakterisierung der Komponenten ist dabei nötig um das Reagenzienregime zu schaffen, welches eine zielführende Flotation ermöglicht. Ein anschließendes pyrometallurgisches Verfahren zur Multimetallgewinnung, welches bereits an der Montanuniversität Leoben entwickelt wurde, soll entsprechend den neu geschaffenen Erkenntnissen angepasst werden. Damit liefert die Charakterisierung sowohl die Grundlage für die Flotationsstrategie, als auch für die Optimierung der bereits entwickelten pyrometallurgischen Verarbeitung und bildet somit die Basis für die Gewinnung von Wertmetallen aus den Reststoffen eines Sektors der Metallgewinnung, der, im Gegensatz zu den meisten anderen, nach wie vor in Europa stark vertreten ist.
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