Rückgewinnung ausgewählter kritischer Rohstoffe aus einem hydrometallurgischen Magnet-Recyclingprozess

Oliver Alf

Rückgewinnung ausgewählter kritischer Rohstoffe aus einem hydrometallurgischen Magnet-Recyclingprozess

Translated title of the contribution: Recovery of selected critical raw materials from a hydrometallurgical magnet recycling process

Oliver Alf

Chair of Nonferrous Metallurgy (520)

Research output: Thesis › Master's Thesis

585 Downloads (Pure)

Abstract

The background of this master thesis includes the economic dependence of Europe from China on rare earth elements (REE) and other critical metals. Starting with the general properties and historic developments of REE, the importance of permanent magnets is illustrated. Furthermore, the most common recycling methods of these materials are described. The focus of this thesis includes the evaluation of a hydrometallurgical recycling process which comprises an iron-cobalt-nickel and a REE recovery from permanent magnets. The conduction of three process circles provides information about the chemical behaviour of the elements during leaching, precipitation and evaporation steps. For a complete dissolving of the input material 32 % hydrochloric acid in a liquid/solid ratio of five to one is required. The use of oxalic acid achieves a yield of 98 % however the complete removal of iron cannot be achieved. For the reduction of the critical element boron in the bypass, a rise of the pH-value is needed by adding sodium resp. calcium hydroxide or zinc oxide. Major advantages of this recycling process include the separation of REE and heavy metals, the reduction of waste products and acid consumption as well as the possibility of a closed-loop process.

Translated title of the contribution	Recovery of selected critical raw materials from a hydrometallurgical magnet recycling process
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Luidold, Stefan, Supervisor (internal)
Award date	18 Dec 2015
Publication status	Published - 2015

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

Recycling process
Magnets
Rare earth metals

Access to Document

VolltextFinal published version, 2.82 MB

Cite this

@mastersthesis{3fbdd0a4579f494ba6896363f6a48fa0,

title = "R{\"u}ckgewinnung ausgew{\"a}hlter kritischer Rohstoffe aus einem hydrometallurgischen Magnet-Recyclingprozess",

abstract = "Die Thematik der wirtschaftlichen Abh{\"a}ngigkeit Europas von China bei den Selten-Erd- Metallen (SEM) und einigen kritischen Rohstoffen ist Hintergrund dieser Diplomarbeit. Ausgehend von allgemeinen Eigenschaften und zeitlichen Entwicklungen soll die Bedeutsamkeit von Permanentmagneten verdeutlicht werden. Unterschiedliche Recyclingwege nach derzeitigem Stand der Technik vermitteln einen {\"U}berblick der R{\"u}ckgewinnungsm{\"o}glichkeiten kritischer Elemente. Kern dieser Arbeit stellt die Untersuchung eines hydrometallurgischen Recyclingprozesses dar, welcher eine SEM- und Eisen-Nickel- Cobalt Entfernung aus NdFeB-Magneten umfasst. Die Durchf{\"u}hrung von drei Kreisl{\"a}ufen f{\"u}r vier unterschiedliche Proben gibt Aufschluss {\"u}ber das Verhalten der Elemente w{\"a}hrend der jeweiligen Laugungs-, F{\"a}llungs- und Verdampfungsversuche. Der Einsatz von 32%iger Salzs{\"a}ure in einem S{\"a}ure-Feststoff-Verh{\"a}ltnis von f{\"u}nf zu eins kristallisiert sich f{\"u}r eine vollst{\"a}ndige Aufl{\"o}sung des Einsatzmaterials als erfolgreich heraus. F{\"u}r SEM ist eine sehr hohe Ausbeute mit Oxals{\"a}ure m{\"o}glich, w{\"a}hrend das Hauptelement Eisen keine vollst{\"a}ndige Entfernung erf{\"a}hrt. Die Wiedergewinnung des kritischen Rohstoffes Bor im Nebenstrom ben{\"o}tigt eine Hebung des pH-Wertes mit Natrium- bzw. Kalziumhydroxid oder Zinkoxid. Dieser Behandlungsschritt erm{\"o}glicht, bedingt durch die Verminderung der S{\"a}urest{\"a}rke, keine Weiterverwendung f{\"u}r einen anschlie{\ss}enden Laugungsprozess. Das durchgef{\"u}hrte Recyclingverfahren weist Vorteile, wie Trennung zwischen SEM und Schwermetallen, Verminderung der Reststoffe und des S{\"a}ureverbrauchs und die M{\"o}glichkeit eines Kreislaufprozesses, auf und erlaubt einen optimalen Einsatz der gebildeten sekund{\"a}ren Rohstoffe in der prim{\"a}ren Produktion.",

keywords = "Recycling process, Magnets, Rare earth metals, Recyclingprozess, Magnete, Seltene Erden Metalle",

author = "Oliver Alf",

note = "gesperrt bis null",

year = "2015",

language = "Deutsch",

}

TY - THES

T1 - Rückgewinnung ausgewählter kritischer Rohstoffe aus einem hydrometallurgischen Magnet-Recyclingprozess

AU - Alf, Oliver

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Die Thematik der wirtschaftlichen Abhängigkeit Europas von China bei den Selten-Erd- Metallen (SEM) und einigen kritischen Rohstoffen ist Hintergrund dieser Diplomarbeit. Ausgehend von allgemeinen Eigenschaften und zeitlichen Entwicklungen soll die Bedeutsamkeit von Permanentmagneten verdeutlicht werden. Unterschiedliche Recyclingwege nach derzeitigem Stand der Technik vermitteln einen Überblick der Rückgewinnungsmöglichkeiten kritischer Elemente. Kern dieser Arbeit stellt die Untersuchung eines hydrometallurgischen Recyclingprozesses dar, welcher eine SEM- und Eisen-Nickel- Cobalt Entfernung aus NdFeB-Magneten umfasst. Die Durchführung von drei Kreisläufen für vier unterschiedliche Proben gibt Aufschluss über das Verhalten der Elemente während der jeweiligen Laugungs-, Fällungs- und Verdampfungsversuche. Der Einsatz von 32%iger Salzsäure in einem Säure-Feststoff-Verhältnis von fünf zu eins kristallisiert sich für eine vollständige Auflösung des Einsatzmaterials als erfolgreich heraus. Für SEM ist eine sehr hohe Ausbeute mit Oxalsäure möglich, während das Hauptelement Eisen keine vollständige Entfernung erfährt. Die Wiedergewinnung des kritischen Rohstoffes Bor im Nebenstrom benötigt eine Hebung des pH-Wertes mit Natrium- bzw. Kalziumhydroxid oder Zinkoxid. Dieser Behandlungsschritt ermöglicht, bedingt durch die Verminderung der Säurestärke, keine Weiterverwendung für einen anschließenden Laugungsprozess. Das durchgeführte Recyclingverfahren weist Vorteile, wie Trennung zwischen SEM und Schwermetallen, Verminderung der Reststoffe und des Säureverbrauchs und die Möglichkeit eines Kreislaufprozesses, auf und erlaubt einen optimalen Einsatz der gebildeten sekundären Rohstoffe in der primären Produktion.

AB - Die Thematik der wirtschaftlichen Abhängigkeit Europas von China bei den Selten-Erd- Metallen (SEM) und einigen kritischen Rohstoffen ist Hintergrund dieser Diplomarbeit. Ausgehend von allgemeinen Eigenschaften und zeitlichen Entwicklungen soll die Bedeutsamkeit von Permanentmagneten verdeutlicht werden. Unterschiedliche Recyclingwege nach derzeitigem Stand der Technik vermitteln einen Überblick der Rückgewinnungsmöglichkeiten kritischer Elemente. Kern dieser Arbeit stellt die Untersuchung eines hydrometallurgischen Recyclingprozesses dar, welcher eine SEM- und Eisen-Nickel- Cobalt Entfernung aus NdFeB-Magneten umfasst. Die Durchführung von drei Kreisläufen für vier unterschiedliche Proben gibt Aufschluss über das Verhalten der Elemente während der jeweiligen Laugungs-, Fällungs- und Verdampfungsversuche. Der Einsatz von 32%iger Salzsäure in einem Säure-Feststoff-Verhältnis von fünf zu eins kristallisiert sich für eine vollständige Auflösung des Einsatzmaterials als erfolgreich heraus. Für SEM ist eine sehr hohe Ausbeute mit Oxalsäure möglich, während das Hauptelement Eisen keine vollständige Entfernung erfährt. Die Wiedergewinnung des kritischen Rohstoffes Bor im Nebenstrom benötigt eine Hebung des pH-Wertes mit Natrium- bzw. Kalziumhydroxid oder Zinkoxid. Dieser Behandlungsschritt ermöglicht, bedingt durch die Verminderung der Säurestärke, keine Weiterverwendung für einen anschließenden Laugungsprozess. Das durchgeführte Recyclingverfahren weist Vorteile, wie Trennung zwischen SEM und Schwermetallen, Verminderung der Reststoffe und des Säureverbrauchs und die Möglichkeit eines Kreislaufprozesses, auf und erlaubt einen optimalen Einsatz der gebildeten sekundären Rohstoffe in der primären Produktion.

KW - Recycling process

KW - Magnets

KW - Rare earth metals

KW - Recyclingprozess

KW - Magnete

KW - Seltene Erden Metalle

M3 - Masterarbeit

ER -