Bislang kommt die sensorgestützte Sortierung bei der Aufbereitung seltenerdhaltiger Erze im industriellen Maßstab nicht zur Anwendung. Das Ziel der Forschungsarbeiten bestand darin, die grundlegende technische Anwendbarkeit der sensorgestützten Sortierung, mit Fokus auf der Dual-Energy Röntgentransmissionstechnologie (DE-XRT), für eine Sortierung seltenerdhaltiger Erze zu untersuchen.
Im Rahmen der Arbeit wurde am Beispiel von zwei seltenerdhaltigen Erzen die Möglichkeit für eine Unterscheidung zwischen werthaltigen und wertlosen Partikeln auf Basis der Dual-Energy Röntgentransmissionstechnologie untersucht. Insgesamt wurden je 200 Partikel eines karbonatitischen und eines silikatischen Erzes analysiert und die theoretische Sortierleistung in Abhängigkeit der jeweiligen Erzeigenschaften bestimmt.
Der Einfluss von Faktoren wie der Wertmineralkorngröße, des Wertmineralgehaltes und der räumlichen Wertmineralverteilung auf die durchschnittliche Röntgenabsorption bzw. Detektierbarkeit seltenerdhaltiger Minerale, wurde anhand einer Auswertung der Helligkeitswerte von Röntgenbildern synthetisch hergestellter Probekörper mit vereinfachter Zusammensetzung analysiert. Daneben werden die Ergebnisse eines Ansatzes vorgestellt, anhand dessen eine qualitative Abschätzung über die in den Probekörper enthaltenen Wertmineralkorngrößen möglich war.
Abschließend wird eine Monte Carlo basierter Simulationsansatz beschrieben, durch den ein vereinfachtes DE-XRT Messverfahren abgebildet werden konnte. Die Ergebnisse der Simulation von Wechselwirkungsprozessen zwischen Röntgenstrahlen und Partikeln unterschiedlicher Zusammensetzungen (Seltenerdoxidgehalte und Wertmineralkorngrößen) werden vorgestellt.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Neodym-Eisen-Bor-Magnete sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte unangefochten die leistungsstärksten verfügbaren Permanentmagneten. Die Legierungen dieser Magnete enthalten im Mittel 31 Gew.-% an Metallen der Seltenerdelemente, die dem Magnetwerkstoff einen hohen werkstofflichen Wert verleihen. Die Metalle der Seltenerdelemente sind durch die Anzahl der bergbaulich lohnenden Lagerstätten und deren Lage wirtschaftlich eingeschränkt verfügbar. Insbesondere die marktbeherrschende Rolle Chinas hat daher während des sogenannten Preis-Spikes viele gesellschaftliche, rohstoffwirtschaftliche, wissenschaftspolitische und technisch-wissenschaftliche Diskussionen zum Aufbau von nachhaltigen und möglichst unabhängigen Versorgungsketten aufgeworfen. Auch das Recycling von Abfällen, die Metalle oder andere Verbindungen der Seltenerdelemente enthalten, sind eine Alternative zur Versorgung mit primären Rohstoffen.
Schleifschlämme, die als Prozessabfall bei der Neodym-Eisen-Bor-Magnetproduktion anfallen, machen bis zu 30 % der rohstofflichen Inputmengen aus. Da der Gehalt an Seltenerdelementen dem Gehalt des Magnetwerkstoffes entspricht, ist der Prozessanfall eine wertvolle sekundäre Rohstoffquelle. Eine metallurgische Rückgewinnung der Seltenerdelemente ist ohne Vorkonditionierung nicht möglich. In dieser Dissertation wird ein Prozess zur Vorkonditionierung beschrieben, der eine pyrometallurgische Abtrennung der Seltenerdelemente zur weiteren Feinaufbereitung ermöglicht. Gegenüber dem Stand der Technik der Behandlung der Prozessabfälle kann der Großteil der Störstoffe frühzeitig abgetrennt und die folgende hydrometallurgische Prozesskette verkürzt werden. Ein modellbasierter Vergleich zeigt die Vor- und Nachteile einer Umsetzung des Prozesses im industriellen Maßstab auf.
Aktualisiert: 2019-12-12
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