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 gold-silver mine operation with refinery (PG): 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 recovery processes of the Misima Mine are cyanide leach and carbon in pulp (CIP). 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: The recovery process in the Porgera Mine is pressure oxidation and cyanide leach. 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. WATER SUPPLY: For Misima Mine, process water is supplied from pit dewatering bores and in-pit water. Potable water is sourced from boreholes in the coastal limestone. For Porgera Mine, the main water supply of the mine is the Waile Creek Dam, located approximately 7 kilometres from the mine. The reservoir has a capacity of approximately 717, 000 m3 of water. Water for the grinding circuit is also extracted from Kogai Creek, which is located adjacent to the grinding circuit. The mine operates four water treatment plants for potable water and five sewage treatment plants. ENERGY SUPPLY: For Misima Mine, electricity is produced by the mine on site or with own power generators, from diesel and heavy fuel oil. For Porgera Mine, electricity is produced by the mine on site. Assumed with Mobius / Wohlwill electrolysis. Porgera's principal source of power is supplied by a 73-kilometre transmission line from the gas fired and PJV-owned Hides Power Station. The station has a total output of 62 megawatts (“MW”). A back up diesel power station is located at the mine and has an output of 13MW. The average power requirement of the mine is about 60 MW. For both Misima and Porgera Mines, an 18 MW diesel fired power station supplies electrical power. Diesel was used in the station due to the unavailability of previously supplied heavy fuel oil. technologyComment of gold-silver mine operation with refinery (CA-QC): One of the modelled mine is an open-pit mine and the two others are underground. technologyComment of gold-silver mine operation with refinery (RoW): The mining of ore from open pit mines is considered. 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. technologyComment of processing of anode slime from electrorefining of copper, anode (GLO): Based on typical current technology. Anode slime treatment by pressure leaching and top blown rotary converter. Production of Silver by Möbius Electrolysis, Gold by Wohlwill electrolysis, copper telluride cement and crude selenium to further processing. technologyComment of silver-gold mine operation with refinery (CL): 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. BENEFICIATION: The processing plant consists of primary crushing, a pre-crushing circuit, (semi autogenous ball mill crushing) grinding, leaching, filtering and washing, Merrill-Crowe plant and doré refinery. The Merrill-Crowe metal recovery circuit is better than a carbon-in-pulp system for the high-grade silver material. Tailings are filtered to recover excess water as well as residual cyanide and metals. A dry tailings disposal system was preferred to a conventional wet tailings impoundment because of site-specific environmental considerations. technologyComment of silver-gold mine operation with refinery (RoW): Refinement is estimated with electrolysis-data. technologyComment of treatment of crust from Parkes process for lead production (GLO): Processing of Parkes desilvering crust by hot pressing, dezincing (vacuum distillation), cupellation of lead and moebius electrolysis (electrowinning) technologyComment of treatment of precious metal from electronics scrap, in anode slime, precious metal extraction (SE, RoW): Anode slime treatment by pressure leaching and top blown rotary converter. Production of Silver by Möbius Electrolysis, Gold by Wohlwill electrolysis, Palladium to further processing technologyComment of treatment of waste x-ray film (GLO): None
technologyComment of processing of anode slime from electrorefining of copper, anode (GLO): Based on typical current technology. Anode slime treatment by pressure leaching and top blown rotary converter. Production of Silver by Möbius Electrolysis, Gold by Wohlwill electrolysis, copper telluride cement and crude selenium to further processing. technologyComment of selenium production (RER, RoW): Production from selenium is based on simplified roasting process with sodium carbonate. The inventory is based on stoechiometric calculations, according to the following equations: 2 X-Se + 2 Na2CO3 + 3 CO2 -> 2 Na2O4Se + 2 CO2 + 2 X (with X = compounds that were connected to Se - e.g. Cu2, CuAg, ....) 2 Na2O4Se + 4 HCl -> 2 H2O3Se + 4 NaCl + O2 2 H2O3Se + 2 SO2 -> 2 Se + 2 H2SO4 + O2 A surplus input of 25% is assumed. The air emissions occurring from the process are estimated to 0.2% of the raw material input. The remaining amount of unreacted raw materials is assumed to leave the production process to 95% as a solid waste and to 5% in the wastewater. Further it is assumed that this wastewater is treated in an internal wastewater plant. The carbonate is dissolved in the water and not shown anymore in the dataset. Sodium and chloride are assumed to be neutralized within the waste water treatment plant, leading to emissions of Cl- and Na+ in the water outflow. Sodium dioxide will be reacted into sulphuric acid and therefore leads to emissions of SO42- in the water outflow.
Das Projekt "Entwicklung eines Raumtemperatur-Halbleiterdetektors auf Cadmium-Zink-Tellurid (CZT)-Basis für den Einsatz im ODL-Messnetz des BfS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von X-ray Imaging Europe GmbH i.G. durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens St.Sch. 3608S06008 'Entwicklung eines Raumtemperatur-Halbleiterdetektors auf Cadmium-Zink-Tellurid (CZT)-Basis für den Einsatz im ODL(Ortsdosisleistung)-Messnetz des BfS' wurden diverse Arbeiten zur Überprüfung des Konzepts von segmentierten Detektoren und die Integration mit einem Gamma Multi-Channel-Analyzer GMCA für den Einsatz im ODL-Netzwerk des Bundesamts für Strahlenschutz durchgeführt. Konventionelle Halbleiter-Detektorsysteme bestehen aus einem monolithischen Halbleiterstück, dessen Volumen die Detektoreffizienz bestimmt. Für die Herstellung solcher Detektoren wird Material aus der Kristallzüchtung auf einkristalline Bereiche hin untersucht. Diese Bereiche werden anschließend heraus präpariert und zu einem Detektor weiterverarbeitet. Dieser aufwendige Prozess bestimmt derzeit den Preis eines großvolumigen Cadmium-Zink-Tellurid-Halbleiterdetektors. Gleichzeitig ist das maximale 'Eindetektorvolumen' durch Ladungsträgereigenschaften begrenzt. Um auch kleinere einkristalline Bereiche der Züchtung für die Produktion von Detektorvolumen zu nutzen, wird hier das Konzept verfolgt, das Gesamtvolumen aus zwei bis drei Detektoren zu bilden. Für hochenergetische Gammastrahlung entsteht der Photopeak meist nicht aus einer einzelnen (Photoeffekt-) Wechselwirkung im Kristall, sondern aus mehreren Wechselwirkungen (zunächst ein oder mehrmals Comptoneffekt, dann Photoeffekt des gestreuten Photons). Bei Segmentierung eines Detektors in mehrere Teildetektoren ist es daher erforderlich, in den Teildetektoren auftretende koinzidente Wechselwirkungen festzustellen und die deponierten Teilladungen zu summieren. Nur auf diese Weise kommt die Photopeak-Effizienz an die eines monolithischen Systems heran. Um ein Detektorsystem auf Cadmium-Zink-Tellurid (CZT)-Basis für den Einsatz im ODL-Messnetz des BfS erfolgreich entwickeln zu können, wurde ein neues Konzept von segmentierten Detektoren entwickelt. Dieses Konzept besteht alternativ aus einem segmentierten Detektorsystem aus mehreren monolithischen Coplanar Grid (CPG) Detektoren mit 15x15x7,5 mm3 'BFS2' oder 15x15x5 mm3 'BFS3'. Eine Konsequenz aus dem segmentierten Detektorsystem ist die Weiterentwicklung der Ausleseelektronik (GMCA) und die Integration der einzelnen Detektoreinheiten. Für jeden Teildetektor wird eine Auswerteelektronik benötigt, die Energie und Wechselwirkungszeitpunkt bestimmt und mit den anderen Auswerteeinheiten austauscht. Der derzeit in Entwicklung befindliche GMCA wird durch das FPGA (Full Programmable gate array)-Konzept mit nur geringfügigen Hardwareerweiterungen dazu in der Lage sein, für alle Teildetektoren gleichzeitig diese Anforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig muss neben der Anpassung der Hardware die Software an die segmentierten Detektoren angepasst werden.
Das Projekt "Von Rolle zu Modul hergestellte kristalline Silizium Dünnschichten für höher als 20% effiziente Module" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Objective: The current technologies to produce photovoltaic modules exhibit features, which prevent cost-reduction to below 0,5 /Wp: - Sawing/Wafering and Module assembly is costly and material intensive for wafer solar cells - Efficiency is comparatively low for classical thin-film solar cells (CdTe, CIS, a-Si/myc-Si, dye, organic). One approach to avoid both disadvantages is the so-called crystalline Si thin-film lift-off approach, where thin c-Si layers are stripped from a silicon wafer. This approach has the potential to reach greater than 20% efficient solar cells, however handling issues stop quick progress so far. The basic idea of the current project is to enable the use of lift-off films in a nearly handling-free approach, to avoid limitations by handling issues. The technological realization has the following key features and steps: - Continuous separation of a very thin (deeper 10 mym) c-Si foil from the circumference of a monocrystalline silicon ingot - Attachment to a high-temperature stable substrate of large area (e.g. graphite, Sintered Silicon, or ceramics), which can also serve as module back side. - High-temperature re-organisation of the silicon foil followed by in-situ epitaxial thickening (ca 40 mym base thickness) in an in-line chemical vapour deposition reactor, including pn-junction formation - Processing of high-efficiency solar cells and formation of integrated interconnected high-voltage modules - Encapsulating into a module (glass / encapsulant only if needed) The resulting module to be demonstrated in R2M-Si has a cost potential around 0.55 /Wp, at 18 percent module efficiency and thus low Balance-of-System cost. Future enhanced R2M-Si modules can exceed even 20% efficiency, at costs below 0.5 /Wp. The project shall demonstrate the feasibility of the most critical process steps like continuous layer detachment, bonding to a carrier substrate, high-quality epitaxy, handling-free solar cell processing and module integration. As a deliverable, a mini module of higher than 18 percent efficiency shall be prepared. The project R2M-Si ( Roll to Module Silicon ) investigates an innovative approach of manufacturing modules of crystalline silicon thin-film solar cells.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: PGE-Mobilisierung in oxidierten und verwitterten Erzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie durchgeführt. Es werden Experimente unter definierten Bedingungen durchgeführt, um Parameter zu erhalten, die für die Mobilität und Umverteilung von Platinmetallen (PGE) im oberflächennahen Bereich (Oxidation) von Bedeutung sind. Das metallurgische Ausbringen von PGE in oxidierten Erzen ist bekannterweise sehr niedrig. Dieser Befund ist bedingt durch die Remobilisierung der PGE unter supergenen Bedingungen. Theoretische Studien deuten darauf hin, dass auch die PGE unter oxidierenden Bedingungen und in sauren, Chlorid-reichen Lösungen mobil sind. Gelöstes organisches Material kann ebenso eine wichtige Rolle spielen. Experimentelle Untersuchungen für die PGE fehlen jedoch bisher. Experimente werden mit PGE-haltigen Sulfiden und Telluriden durchgeführt, um die Konzentrationen der PGE in wässrigen Lösungen nach Reaktion mit PGE-haltigen Mineralen zu ermitteln. Die Rolle von Chlor und organischem Material in Lösungen wird ermittelt. Um zu verstehen, welche Phasen die Mobilität von Pt und Pd wesentlich kontrollieren, werden Experimente mit speziellen Mineralphasen durchgeführt, die im Bushveld-Komplex von Bedeutung sind: Sulfide, Telluride oder Arsenide. Die Experimente werden über unterschiedliche Zeiträume durchgeführt und die nach Reaktion mit den Mineralen erhaltenen PGEs in der Lösung werden mit ICP-MS Analysen und Voltametrie untersucht. Die Experimente werden in Kombination mit den Untersuchungen der frischen und oxidierten Erze sowie jener der Übergangszone dazu beitragen zu ermitteln (1) welche PGE-haltigen Phasen bevorzugt oxidiert werden, (2) welche Fluide effizient bei der Mobilisierung der PGE sind, und (3) welche Unterschiede in der Mobilität der verschiedenen PGE existieren.
Das Projekt "Kernstrahlungsdetektoren auf der Basis von Cadmium - Tellurid - Einkristallen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. Die Kristallzucht von CDTE wurde weiterentwickelt, so dass Gamma-Detektoren moeglichst hoher spektraler Aufloesung hergestellt werden koennen. Solche Detektoren lassen sich zur Erkennung radioaktiver Substanzen sowie zur Messung ihrer Strahlung einsetzen; sie koennen bei Raumtemperatur (ohne Kuehlung) eingesetzt werden. Verschiedene Kristallzuchtverfahren und -bedingungen und Reinigungsverfahren werden untersucht.
Das Projekt "Galvanische Abscheidung von Verbindungshalbleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Zielsetzung: Im Verlauf des Projektes soll geklaert werden, ob und unter welchen Bedingungen Halbleiter, fuer die Herstellung photovoltaischer Elemente, flaechenhaft auf geeignete Substratmaterialien abgeschieden werden koennen. In diesem Rahmen sollen die halbleitenden Verbindungen Cu2S, ZnTe, CdTe und CuInSe2, untersucht werden. Arbeitsprogramm: Cu2S wird durch anodische Oxidation auf ein Kupfersubstrat aufgebracht. Der Cu2S-Wachstumsmechanismus soll genau untersucht werden, um mit den daraus gewonnenen Informationen Abscheidungsbedingungen fuer ein stoechiometrisches Cu2S-Wachstum zu erhalten. Die kathodische Koabscheidung des ternaeren Verbindungshalbleiters CuInSe2 soll systematisch untersucht werden, um eine Abschaetzung dafuer zu liefern, ob die galvanische Herstellung der ternaeren Verbindung eine konkurrenzfaehige Moeglichkeit zu den herkoemmlichen physikalischen Prozessen darstellt. ZnTe-Schichten sollen ebenfalls kathodisch aus einem Bad abgeschieden werden, das Zinksulfat und Tellurit-Ionen enthaelt.
Das Projekt "Forschungsprämie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Festkörperphysik durchgeführt. Das Vorhaben ist auf dem Feld der chalkogenhaltigen Dünnschicht-Solarzellen angesiedelt. Hier stehen insbesondere die Fragen der Materialersparnis durch weitere Dickenreduktion bei gleichbleibendem oder möglichst noch erhöhten Wirkungsgraden aktuell im Zentrum. Dies eröffnet dann ein Potenzial für signifikante Kostenreduktionen. Konkret sollen im Projekt die Abscheidebedingungen für CdTe- und CIS-Solarzellen weiter optimiert werden, um die Morphologie der Schichten in Hinblick auf Korngröße und Homogenität zu verbessern. Für das CdTe-System ist eine gezielte Dotierung für eine erhöhte p-Leitung des Absorbers geplant. Beide Stoßrichtungen sind für künftige Kooperationen mit Industriepartnern auf dem Feld der Dünnschicht-Solarzellen von zentraler Bedeutung. Zur Durchführung der Aufgaben können wir auf die am IFK komplett aufgebauten base-lines für die Zellenpräparation und auf die langjährige personelle Expertise der Forschungsgruppe zurückgreifen. Für die jüngeren Mitarbeiter am Projekt sind direkte Kontakte mit Industrieunternehmen (Ersol, Q-Cells, Schott-Solar) und Forschungsinstituten (HMI Berlin, TU Ilmenau, TU Darmstadt) vorgesehen. Damit wird ihre Kompetenz ausgebaut und ihr künftiger Übergang in die Industrie vorbereitet. Die Forschungsergebnisse werden auf wissenschaftlichen Tagungen wie auch auf Arbeitstreffen bei künftigen Kooperationspartnern verbreitet.
Das Projekt "IN-TEG - Innovative Materialien und Generatoren für die thermoelektische Energiegewinnung der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Boysen GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel ist die Erforschung, Entwicklung und der Aufbau eines thermoelektrischen Generators und Integration in den Abgasstrang eines Automobils zur Abwärme-Rückgewinnung. Zur optimalen Ausnutzung der Wärmeenergie wird hierzu eine verlustarme Anbindung des thermoelektrischen Materials an den Wärmetauscher realisiert, um Verluste beim Wärmeübergang vom Wärmeträger zum thermoelektrische Material zu minimieren. Die notwendige Generatortechnologie wird anhand des etablierten Hochtemperaturmaterials Blei-Tellurid erarbeitet, aber parallel von der Erforschung neuer, ökologisch und ökonomisch günstigerer Materialien auf Basis von Siliciden und Zintl-Phasen begleitet. Deren Potential für eine spätere Integration in die Generatortechnologie aufzuzeigen ist ein weiteres Ziel dieses Projektes. Auf Basis von Bauraumvorgaben von Daimler wird die Baugröße und daraus folgend die thermoelektrisch aktive Fläche definiert. Mehrere Iterationsschritte optimieren diese Erst-Definition des Generators hinsichtlich Wärmeübertragung, Strömungsführung und akustischer Wirksamkeit. Untersuchung verschiedener Fügeverfahren hinsichtlich optimaler Wärmeübertragung und Verbindung. Optimale Materialien für den Wärmetauscher definieren und verifizieren. Industrialisierung der TEG-spezifischen Fertigungs-/Fügeverfahren. Aufbau einer Kühlwasserstrecke mit realer Nachbildung der fahrzeugseitigen KW-Versorgung. Dauererprobung aller Komponenten unter realitätsnahen Bedingungen.
Das Projekt "Potential von CdTe-CdS-Solarzellen aus materialwissenschaftlicher Sicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Festkörperphysik durchgeführt.