MinSEM – Forschungsprojekt zur Schließung von Wertstoffkreisläufen Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Ein Konsortium von sieben wissenschaftlichen Institutionen und Unternehmen wird in den nächsten drei Jahren unter der Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS innovative Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenerdelementen und Platingruppenmetallen aus mineralischen Aufbereitungs- und Produktionsrückständen entwickeln. Im Rahmen des Projektes MinSEM werden Prozesse erforscht, die es ermöglichen, ein breites Spektrum an mineralischen Materialien so aufzubereiten, dass eine Rückgewinnung strategischer Metalle mit der Verwertung von Restfraktionen einhergeht. Das Forschungsvorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) with 1,2 My. € im Rahmen des Förderschwerpunktes »r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe« im Rahmenprogramm »Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA) « gefördert. Projektstart war im Juni 2015.

Beim Recycling von Autoabgaskatalysatoren fallen große Mengen Schlacken an, die eine Vielzahl strategischer Metalle wie Cer und Lanthan aus der Gruppe der Seltenerdelemente sowie Platingruppenmetalle enthalten. Auch in den Produktionsrückständen von Brillengläsern, den sogenannten Flintgläsern, are rare earth elements in non-negligible amounts available. In oxide form, the glasses contain a lanthanum content of up to 40 Wt .-%, making them a suitable lanthanum raw material source. To date, these valuable and partly critical elements were not recovered, as an adequate process chain from the shredding on the recovery through to reuse missing. To create the conditions, they can be converted into useful products again and thus to close the recycling loop, is a goal of the joint project "MinSEM". In addition, to be won with "MinSEM" fundamental insights, how it is possible, Flexible reuse slag residue fractions from the different value streams in new products. Thus, such a procedure could be applied to other material flows, for example slag from metallurgical processes.

For the recovery of rare earth elements and platinum group metals two innovative methods are applied. In a first step the general slags and glasses are crushed and processed mechanochemically. In the following wet-chemical treatment arising concentrated aqueous solutions, which are processed through "liquid-liquid extractions," based on ionic liquids, In order to separate rare earth elements and platinum group metals up to the industrial scale. In a second, auf die Wiederverwertung bei Spezialgläsern zugeschnittenen Verfahren sollen die Seltenerdelemente über Festkörper-Gas-Reaktionen selektiv von den Produktionsrückständen abgetrennt werden. So werden Seltenerdverbindungen generiert, die gegebenenfalls mit ionischen Flüssigkeiten weiter aufgearbeitet werden oder mit Hilfe einer thermischen Behandlung in die Oxide der Seltenerdelemente überführt werden können.

Die so gewonnenen Seltenerdmetalle sollen als Oxide im Herstellungsprozess von Spezialgläsern und in Form von Metallen als Rohstoff für die Herstellung von Hochtechnologieprodukten Anwendung finden. Die mineralischen Restfraktionen aus Schlacken und Gläsern sind wiederum im Baubereich einsetzbar. With appropriate quality large amounts of the material can be used here. This applies to the field of building materials, where the material can be used as an additive in the production of products such as concrete or geopolymers, as for the Transportation Infrastructures.

The consortium

The Fraunhofer Project Group for material cycles and resource strategy IACS is coordinating the project. In addition to the project team and the TU Dresden / Professor of Physical Organic Chemistry have in the consortium companies Duesmann & Hensel Recycling GmbH, ratiochem GmbH, Amalek GmbH, ThyssenKrupp MillServices & Together Systems GmbH and Barberini GmbH. The partners contribute to the research project, the respective competences and expertise, which allow only bundled, die einzelnen Projektphasen vom Labor bis hin zur Aufskalierung in den Pilot-Maßstab durchzuführen. Duesmann & Hensel Recycling und Barberini stellen das Schlackenmaterial sowie die Spezialgläser zur Verfügung. Gemeinsam mit der TU Dresden entwickelt die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS die chemischen Verfahren. ratiochem und IWKS wiederum skalieren die chemischen Verfahren auf, während Maleki gemeinsam mit ThyssenKrupp die weiteren Untersuchungen zur Verwertung der Restfraktionen durchführt. Der Schmelzprozess wird optimiert durch Duesmann & Hensel Recycling.

 

Eine gemeinsame Presseinformation von

Die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS mit Standorten in Alzenau und Hanau wurde im Jahr 2011 von der Fraunhofer-Gesellschaft unter dem Dach des Fraunhofer ISC gegründet. In the business units Resources Strategy, Recycling systems and substitution is underway, to secure the supply of raw materials of our industry in the long term, thus enabling a leading position in the high-tech future also. For this, together with industry partners, innovative separation, Sorting, Mineral processing- researched and substitution possibilities.

Barberini GmbH
As a globally recognized manufacturer of specialty glass Barberini performs the necessary steps to prepare the glasses by. For the purposes of quality management to accompany the preparation is carried out a market-standard and custom analytics, which the glasses and their waste will be examined continuous with respect to the contents of rare earth elements in the context. Likewise, the company is familiar with the quality requirements for raw materials to be used, make a meaningful evaluation of the recovered rare earth oxides with respect to re-use in glassmaking possible.

Duesmann & Hensel Recycling GmbH
The Duesmann & Hensel Recycling GmbH performs, inter alia, the step of forming the metallurgical slag systems and Platinum Group Elements. Therefore Duesmann & Hensel Recycling well acquainted with the world today operated large-scale processes for the recovery of platinum group metals palladium, Platinum and rhodium from autocatalysts.

Amalek GmbH
Climate change is a global challenge, the practical solutions, Produkten und neue Technologien adressiert werden muss. Maleki GmbH ist darauf spezialisiert, Baustoffe zu entwickeln und herzustellen, die durch Klinkerreduzierung zu einem enormen umweltfreundlichen Effekt nämlich Reduktion der CO2-Emission führen. Bisheriges Ziel und Planung basierten auf der Forschung und Entwicklung neuer Bindemittelsysteme, die effektiv und vorteilhaft Zement und Epoxidharze ersetzen. Durch jahrelange Erfahrung in der Forschung, Einsatz erneuerbarer 26 Raw materials, intensiver Arbeit und Investitionen hat die Maleki GmbH einen besonders großen Teil des Zieles erreichen können und hat mittlerweile mehrere Produkte mit einem neuen Bindemittel entwickelt. Mit dem Bindemittel hergestellte Produkte sparen Material und Verarbeitungszeit bei besseren Eigenschaften. They have a much longer resistance and hence greater durability with excellent physical properties.

ratiochem GmbH
The innovative chemical company ratiochem GmbH has the core competencies of producing high-quality inorganic, Organic and Organometallic fine- and specialty chemicals (especially silicon(-organic) Compounds for use in the construction chemicals), the development of customized solutions for its customers in custom synthesis from the laboratory scale, via pilot production to commercial production in accordance with DIN EN ISO 9001, and material sourcing and advising on the development of chemical materials and technologies. ratiochem GmbH has particular expertise in dealing with chemical liquid based and their preparation.

ThyssenKrupp MillServices & Systems GmbH
ThyssenKrupp MillServices & Systems und seine Vorgängergesellschaften beschäftigen sich seit mehreren Jahrzehnten mit der Aufbereitung (Brechen, Klassieren, Sieben und Wertstoffrückgewinnung) und wirtschaftlichen Verwendung/Vermarktung von Schlacken aus der Eisenhüttenindustrie. Jährlich werden mehr als 1,2 Mio t unterschiedliche Schlackenqualitäten an verschiedenen Standorten und Herstellern von ThyssenKrupp MillServices & Systems in Deutschland aufbereitet und größtenteils als Produkte für den Straßen und Wegebau, Landschafts- und Wasserbau sowie als Düngemittel und für die Zementindustrie erfolgreich vermarktet. Mit der Zielsetzung der möglichst umweltschonenden und effektiven, das heißt wirtschaftlichen Verwendung von Schlacken hat ThyssenKrupp MillServices & Systems bereits bei verschiedenen Forschungsprojekten der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) als industrieller Partner mitgewirkt und verfügt über vertiefte Kenntnisse beim Transfer von Forschungsergebnissen in praktische Anwendungen.

TU Dresden
Die Technische Universität Dresden ist eine der elf Exzellenz-Universitäten Deutschlands: stark in der Forschung, erstklassig in der Vielfalt und der Qualität der Studienangebote, eng vernetzt mit Kultur, Wirtschaft und Gesellschaft. Als moderne Volluniversität bietet sie mit ihren 14 Fakultäten ein breit gefächertes wissenschaftliches Spektrum. Sie ist mit 37.000 Studierenden und rund 7.770 Mitarbeitern die größte Universität Sachsens. The synthesis of imidazoles and imidazolium and the establishment of various heterocycles has a long tradition at the Department of Physical Organic Chemistry. As part of this work was supported by Prof. Dr. Thomas Straßner a new generation
discovered by ionic liquids with interesting properties, the so-called TAAILs (Tunable Aryl Alkyl Ionic Liquids). This promises a very high application potential for industrial separation and recovery of the metals mentioned.

30.09.2015

Visit us at the

CeramiTec 20.-23.10.15 in Munich

 

Fraunhofer ISC – Fraunhofer Center HTL, Halle B1, Pavilion Ceramics Meeting Point

IDTechEX 18.-19.11.15 in Santa Clara (USA)

Fraunhofer ISC, Santa Clara Convention Center, Stand P21

Those:

Fraunhofer-Institute for Silicate Research ISC

Lena Hirnickel

Marketing and Communications / Press relations

Neunerplatz 2

97082 Würzburg

 

 

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