Verunreinigte Schrotte, z.B. gebrauchte Getränkedosen, werden in (Kipp)-Drehrohröfen in NaCl-KCl-Salzschmelzen mit einem geringen Zusatz von Fluorid (Na3AlF6 oder CaF2) recycelt. Die Hypothese dieser Arbeit ist, dass KCl aufgrund seines höheren Dampfdrucks im Vergleich zu NaCl in nennenswerten Anteilen aus dem Schmelzsalz verdampft. Auf Grund steigender Kaliumchlorid-Preise, besonders durch die hohe Anfrage in Düngemittelindustrie angetrieben, besteht ein Interesse an einer Reduzierung seines Anteils im Schmelzsalz. Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss des KCl-Gehalts im Schmelzsalzsystem auf die Koaleszenz und Schmelzausbeute und dem Verdampfungsverhalten der Salzschmelze beim Recyclingprozess beim Einschmelzen von Aluminium und gebrauchten Getränkedosen (UBC). Die experimentellen Arbeiten werden im Labormaßstab durchgeführt. Sowohl die Koaleszenz von Aluminium und als auch von UBC werden in KCl-reduzierten Schmelzen unter Verwendung von Na3AlF6 und CaF2 beurteilt. Zur Erfassung der Verdampfungsneigung des NaCl-KCl-Systems dienen Thermoanalysen der reinen Salzschmelzen, wie auch der Salzschmelzen mit Fluorid und/oder Aluminium. Die Ermittlung der Änderungen der Salzschlackenzusammensetzung beim Einschmelzen von Aluminium und von UBC in KCl-reduzierten-Schmelzen unter Verwendung von Na3AlF6 und CaF2 erfolgt anhand der Schlackenanalysen. Hierbei sollen auch mögliche Reaktionen zwischen dem Schmelzsalz und dem Metall, anhand von Reaktionsprodukten mittels Schlackenanalysen, aufgedeckt werden. Die vorliegende Arbeit wird mit der Gegenüberstellung der Erkenntnisse mit den Ergebnissen der UBC-Einschmelzversuche im Demonstrationsmaßstab abgeschlossen.
Aktualisiert: 2022-12-01
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Ferritisch-martensitische Stähle sind aus mechanischer Sicht bis etwa 650°C als Werkstoffe in vielen Hochtemperaturanwendungen geeignet und erheblich kostengünstiger als hochlegierte austenitische Stähle und Ni-Basis-Legierungen. Allerdings ist ihre Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Umgebungen unzureichend. Eine vielversprechende, kosteneffiziente Lösung stellt die Kombination ferritisch-martensitischer Stähle mit korrosionsresistenten Beschichtungen dar.
Als aussichtsreiche Beschichtungslösung wurde in dieser Arbeit eine neuartige Diffusionsbeschichtung aus elektrochemischer Vernickelung mit anschließender Chromierung im Packzementierverfahren entwickelt. Sie besteht aus einer durchgehenden Carbid-Deckschicht, woran eine Cr-reiche, austenitische Diffusionszone folgt. Diese Beschichtung wurde in zwei zukunftsweisenden Anwendungen mit Kontakt zu korrosiven Salzen im Temperaturbereich zwischen 550°C und 650°C untersucht: Biomasse(-Mit)verbrennung und solarthermische Energieerzeugung mit Strahlungsbündelung (CSP). Auf Basis der mikrostrukturellen Charakterisierung ausgelagerter Werkstoffproben und der chemischen Analyse der verwendeten Salze bzw. Aschen konnten die Korrosionsmechanismen am Beschichtungssystem identifiziert und daraus Degradationsmodelle für jede Auslagerungsbedingung abgeleitet werden.
Unter Ausbildung Cr- und Ni-reicher Oxide zeigt die neu entwickelte Beschichtung in den ausgewählten Hochtemperaturumgebungen, d. h. im Kontakt mit reinen und chloridhaltigen Sulfatsalzen sowie mit Nitratschmelzen, eine vergleichbare Korrosionsbeständigkeit zu hochlegierten, teureren Referenzwerkstoffen. Damit bietet das Beschichtungskonzept das Potenzial, großtechnisch eingesetzt zur Wirtschaftlichkeitssteigerung von Kraftwerks- und Chemieanlagen beitragen zu können.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Diese Arbeit befasst sich mit einer neuen Synthesemethode, der elektrochemischen Synthese von Metallnitriden in Salzschmelze, welche im Gegensatz zu anderen Syntheserouten auf giftige Gase und hohe Temperaturen verzichtet.
Untersucht wurden unter anderem die Zusammenhänge zwischen dem Elektrodenmaterial, der Stickstoffquelle bzw. dem Stickstoffreservoir und der angelegten Spannung, um gezielt binäre und ternäre Metallnitride elektrochemisch herzustellen. Zusätzlich wurden über die elektrochemische Synthese intermetallische Verbindungen synthetisiert.
Die Charakterisierung erfolgte über PXRD mit anschließenden Rietveld-Verfeinerungen, EDX, TG/DTA, REM, chemische Analysen und über magnetische Messungen.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Ionische Flüssigkeiten sind in jüngster Zeit weltweit in das akademische und industrielle Interesse getreten. Bei ionischen Flüssigkeiten handelt es sich um Salzschmelzen, die sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften beträchtlich von den klassischen anorganischen Salzschmelzen unterscheiden. Als Salze organischer Verbindungen liegen sie bereits bei einer Temperatur von weniger als 100 °C als Flüssigkeit vor. Dies ermöglicht eine sehr viel grössere Anwendungsbreite als Reaktionsmedium. Säurekatalysierte Reaktionen sind in der chemischen und erdölverbreitenden Industrie von grosser Bedeutung. Sowohl finanzielle als auch ökologische Überlegungen motivieren die Suche nach alternativen hochaciden Katalysatoren, da die verwendeten Säuren zum Teil hochtoxisch und flüchtig sind. Ein Ansatz hierfür ist die Verwendung ionischer Flüssigkeiten. In der vorliegenden Arbeit werden neuartige, hochacide ionische Flüssigkeiten entwickelt. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf den katalytischen Anwendungen ionischer flüssigkeiten. Zudem werden erstmals quantitative Aciditätsmessungen ionischer Flüssigkeiten mittels 13C-NMR- Spektroskopie durchgeführt.
Aktualisiert: 2023-04-15
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