Das Projekt "Teilvorhaben 1 - Koordination und Technologieentwicklung chemische Gewinnungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Zirkoniumminerale enthalten häufig schwere Seltenerdelemente (SEE), welche als wirtschaftsstrategische Rohstoffe besonders hoher Kritikalität gelten. Das Verbundprojekt SEEsand strebt die Entwicklung einer innovativen Technologie zur Gewinnung dieser Schweren Seltenerdelemente aus Sanden an, die an der Ostseeküste in großem Umfang als Baustoff bzw. zum Küstenschutz abgebaut werden. Das Teilvorhaben 1 beinhaltet die Koordinierung der Arbeiten im Verbundprojekt. Im Teilvorhaben 1 erfolgt die Entwicklung von Verfahren zur Mobilisierung der schweren SEE aus den Mineralen sowie von Prozessen zur Abscheidung dieser aus den Laugungslösungen und Anreicherung in einem verwertbaren SEE-Konzentrat. Außerdem wird das Ziel verfolgt, die entwickelten Technologien auf andere Zirkoniumsilikate zu übertragen. Der Arbeitsplan des TV 1 umfasst die Organisation des Verbundprojektes und die Koordinierung der Arbeiten. Mit der Gestaltung einer Webseite wird die Außendarstellung des Projektes gewährleistet und die Ergebnisverwertung unterstützt. Die Mobilisierung der SEE aus den Zirkoniummineralen soll in TV 1 durch alkalische bzw. saure Laugung erfolgen. Die besondere Art des Einbaus der SEE in den Zirkon ('Xenotimsubstitution') soll zur Entwicklung eines Verfahrens zur selektiven chemischen Laugung ausgenutzt werden. Zur Gewinnung der SEE aus den Laugungslösungen ist die Anwendung geeigneter fraktionierter Fällungsverfahren geplant. Daneben sollen weitere Wertkomponenten, z.B. Hf, in Form geeigneter Konzentrate gewonnen werden. Die Demonstration der entwickelten Technologien ist in einer semikontinuierlichen Demonstrationseinheit geplant.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Der Fokus des SEEsand Projektes liegt auf der Gewinnung schwerer Seltenerdelemente (SEE) aus Schwermineralsanden. Die Hauptziele des Teilvorhabens 2 - Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse - sind die Entwicklung von alternativen Methoden der Aufbereitung mittels Biohydrometallurgie, die Entwicklung von Biosorptionsprozessen zur Abtrennung schwerer Seltenerdelemente aus Lösungen sowie die Bestimmung von ökonomischen Kennzahlen und Nachhaltigkeitsfaktoren für die entwickelten Technologien. Arbeitspaket (AP) 1.4.2: mineralogische und geochemische Charakterisierung der Schwerminerale, Analytik der SEE-Gehalte und des SEE-Spektrums AP 3 - Technologieentwicklung zur Gewinnung der SEE - biologische Verfahren (AP-Leiter: BGR) AP 3.1 Entwicklung einer Technologie zur mikrobiologischen Laugung von SEE aus Zirkon und Zirkoniummineralen, verantwortlicher Partner: BGR 3.1.1 Biolaugungsversuche in Schüttelkolben zur Auswahl der am besten geeigneten Mikroorganismen- und Medienzusammensetzung 3.1.2 Optimierung der Biolaugung (Erhöhung des Ausbringens, Verkürzung der Laugungsdauer) durch Variation der Verfahrensparameter in 2 L-Bioreaktoren 3.1.3 Ermittlung von Parametern zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit und Abschätzung potentieller Umweltauswirkungen AP 3.2 Technologieübertragung verantwortlicher Partner: BGR 3.2.1 Übertragung der Ergebnisse auf andere Zirkoniumsilikate (z.B. Eudialyt Grönland) AP 5 - Downstream-Prozesse - (Bio-)Hydrometallurgische Lösungsaufarbeitung, Rückstandsverwertung (AP-Leiter: BGR) AP 5.2 Verfahrensentwicklung zur Abtrennung der SEE aus den Laugungslösungen mittels Biosorption, verantwortlicher Partner: BGR AP 5.2.1 Etablierung der Methode zur Biosorption von SEE, Optimierung für die in AP 3 - 4 erhaltenen Laugungslösungen AP 6.3 Biologische, chemische und mechanochemische Laugung von Zirkonkonzentrat, verantwortlicher Partner: BGR 6.3.1 Konzeption und Betrieb semikontinuierliche Demonstrationsanlage (biologisch).
Das Projekt "Teilprojekt 7: Innovationsmanagement und Ergebnisübertragung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Geokompetenzzentrum Freiberg e.V. durchgeführt. Der Schwerpunkt liegt in der Vorarbeit zur Inwertsetzung der Projektergebnisse. Aufgrund seiner Gemeinnützigkeit zieht der GKZ e.V. hieraus selbst keinen eigenen kommerziellen Gewinn; er hat im Projekt die Rolle des 'ehrlichen Maklers'. Die Aufgaben umfassen Recherchen zu Vorläuferarbeiten sowie laufenden und geplanten Projekten, die Ein- und Auswirkungen auf den Forschungsumfang und -tiefe von SEEsand, aber auch die Verwertung der Forschungsergebnisse im wissenschaftlichen Umfeld. Grönländische und deutsche Rohstoffvorkommen werden identifiziert und die Bereitstellung von Probenmaterial organisiert. Ein intensiver Informationsaustausch u.a. über projektrelevante Gremien trägt zur Erzielung von Synergien, zur Maximierung der Ergebnisverwertung durch ein Innovations- und IPR-Management sowie zur Bildung von Projektgemeinschaften hinsichtlich Maßnahmen der wissenschaftlichen Anschlussfähigkeit bei. Es erfolgt ein Informationsaustausch mit SEEsand relevanten Projekten auf nationaler und internationaler Ebene sowie eine Vermittlung auf persönlicher und institutioneller Ebene unter Einbeziehung von Gremienarbeit und Beteiligung weiterer Fachverbände wie der DECHEMA, einschließlich die Mitwirkung an relevanten Tagungen wie das International Biometallurgical Symposium 2017 in Freiberg. Im Rahmen weiterer F&E Aktivitäten werden Konsortialgemeinschaften gebildet sowie die Entwicklung marktfähiger Geschäftsfelder mit den Industriepartnern unterstützt.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Verwertung der Nebenprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Imerys Fused Minerals Laufenburg GmbH durchgeführt. Ziel: Verwendung der zirkonsandreichen Nebenprodukte im Lichtbogenofen zur Herstellung von Zirkoniumoxid-Aluminiumoxid-Eutektikum (Schleifmittel- und Feuerfestanwendungen) bzw. zur Herstellung von Zirkoniumoxid-Produkten (Feuerfest, Wärmedämmschichten, Keramik). Dabei werden Rohstoffe (Zirkonsand, Zirkoniumoxid/Baddeleyite, Tonerden, weitere Zuschlagstoffe) eingeschmolzen, kontrolliert abgekühlt und anschließend auf definierte Korngröße zerkleinert. Vorgehen: Die zirkonsandreichen Nebenprodukte werden chemischer und mineralogischer Zusammensetzung (RFA, ICP-OES; Pulver-XRD; SEM-EDX) sowie Korngrößenverteilung (Rotap, Lichtstreuung, dynamische Bildanalyse; BET) charakterisiert. Sofern möglich sollen Schmelzversuche am Lichtbogenofen durchgeführt werden und die Schmelzprodukte hinsichtlich ihrer Produkteigenschaften (Mikrostruktur, Härte, Wärmeleitfähigkeit, thermische Ausdehnung, etc) auf ihre Verwendbarkeit in den verschiedenen Anwendungen untersucht werden. 2016: unterstützende Tätigkeit bei der Rohstoffcharakterisierung und Probengewinnung 2017: Charakterisierung der zirkonreichen Nebenprodukte; Lichtbogenschmelztests 2018: Lichtbogenschmelztests, Charakterisierung der Schmelzprodukte 2019: Anwendungstests der Muster, technisch-wirtschaftliche Beurteilung der Verwendbarkeit.
Das Projekt "Teilvorhaben 4 - Ressourcencharakterisierung und Folgenabschätzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern durchgeführt. Prüfung und Neubewertung von LUNG-Archivmaterial zur Exploration und Gewinnung von Schwermineralseifen an der Küste der ehemaligen DDR (1950er bis 1960er Jahre), - Probengewinnung schwermineralhaltiger Sedimente aus bergbautechnisch geförderten Küstenschutzsanden und Küstenmaterial, - Prüfung der technischen Gewinnbarkeit von strategischen SEE-Elementen aus bisher nicht genutzten Schwermineralfraktionen der Sande der Ostseeküste, - Entwicklung effizienter Gewinnungsverfahren, - Entwicklung von technischen Methoden zur Minimierung des Materialtransports durch gewinnungsnahe Aufbereitung, - Einschätzung potenzieller Umweltauswirkungen, besonders hinsichtlich der SEE-Extraktion aus bergbaulich gewonnenen Küstenschutzsanden - Neubewertung bekannter Lagerstätten wirtschaftsstrategischer SEE-Rohstoffe: hier insbes. die schweren Seltenerdelemente: Yttrium, Dysprosium, Terbium, Ytterbium und Niob 1. Aufarbeiten der verfügbaren Archivdaten aus der früheren Erkundung und Gewinnung von Zirkon, insbesondere aus der Sand/Kies-Erkundung in der Ostsee, 2. Probengewinnung, Entnahme geeigneter Proben für experimentelle Arbeiten im Labormaßstab, 3. Erfassung und Charakterisierung der SEE-Ressourcen, 4. Bewertung von Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit , 5. Einschätzung potenzieller Umweltauswirkungen, besonders hinsichtlich der SEE-Extraktion aus bergbaulich gewonnenen Küstenschutzsanden, 6. Publikation der Projektergebnisse auf Tagungen und in der Fachpresse zur Verbreitung des Knowhow und Kooperation bei Weiterentwicklungen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Technologieentwicklung physikalische und mechanochemische Aufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Aufbereitung, Deponietechnik und Geomechanik, Lehrstuhl für Rohstoffaufbereitung und Recycling durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes SEEsand ist die Gewinnung wirtschaftsstrategisch bedeutender Schwerer Seltenerdelemente (SEE) aus Sanden der Ostseeküste. Die SEE sind an die Zirkonmineralisation gebunden. Durch selektive Gewinnung dieser Wertstoffkomponenten soll ein Beitrag zur Sicherung der Versorgung der deutschen Wirtschaft mit den SEE Yttrium, Dysprosium, Terbium, Ytterbium sowie Niob geleistet werden. Das hier beantragte TP3 hat die zentrale Aufgabe, der physikalischen kollektiven Abtrennung von Schwermineralkonzentrate aus den Sanden der Ostsee. Dies muss mit Dichtetrennung sowie elektrostatischen und magnetischen Methoden erfolgen. Die gewonnene SEE-Konzentrate sind die Voraussetzung für die Entwicklung chemischer(TP1), mikrobiologischer(TP2) und mechano-chemischer(TP3) Methoden. Da es sich um große Massenströme handelt, ist erheblicher verfahrenstechnischer Aufwand erforderlich. Die Arbeitsplanung von TP3 umfasst folgende Schritte: Charakterisierung der Aufbereitbarkeit der Sande; Gewinnung eines kollektiven Schwermineralkonzentrates mittels Dichtetrennung und Magnetscheidung; Gewinnung und Reinigung von Schwermineralfraktionen mittels Elektroscheidung; Bereitstellung von Zirkonkonzentraten für biologische und chemische Laugung (TP1 und 2); Konditionierung des Zirkonkonzentrats durch mechanische Aktivierung mittels Schwingmahlung; Technologieentwicklung nasschemischer Aufschluss Aufarbeitung der in TP1 und TP2 erhaltenen Laugelösungen mit Ionenaustausch- und Solventextraktionsverfahren, Gewinnung eines SEE-Oxidkonzentrats; Upscaling und Demonstration der entwickelten Technologien unter Praxis-Bedingungen; Bewertung der Wirtschaftlichkeit der entwickelten Verfahrensvarianten; Zusammenführung aller Ergebnisse und Erarbeitung einer Machbarkeitsstudie zur technischen Umsetzung des entwickelten Verfahrens.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Technische Probengewinnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von André Voß Erdbau und Transport GmbH durchgeführt. Gewinnung von Probenmaterial aus projektgegebenen öffentlichen Seegebieten, Übergabe von Großproben aus einer Lagerfläche der Kiessandproduktion, technische Unterstützung bei projektbezogenen Arbeiten auf den Lagerflächen, Bereitstellung von Proben sowie technischer Unterstützung in terminlicher Abhängigkeit von Versuchsanforderungen der Vorhabenspartner.
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