Zurück

ScAnKri - Entwicklung eines Antisolvent Kristallisators für die hydrometallurgische Gewinnung von Metallfluoriden

Beschreibung: Scandiumfluorid (ScF3) ist ein Seltenerdmetallsalz mit vielen nützlichen Anwendungen, aber geringer Verfügbarkeit. Zum Beispiel erhöhen geringe Mengen Scandium in Aluminiumlegierungen die Festigkeit der Legierung, sodass die Bauteile mit Gewichtseinsparungen hergestellt werden können, was in der Luft- und Raumfahrtindustrie Anwendung findet. In Festoxid-Brennstoffzellen erhöht Scandium die elektrische Leitfähigkeit und wird daher als Zusatz zum Festelektrolyten verwendet. Die Verfügbarkeit von Scandium ist begrenzt, da es hauptsächlich in China, Russland und der Ukraine hergestellt wird, so dass alternative Produktionswege in Europa gesucht werden müssen. Eine vielversprechende Möglichkeit wäre die Rückgewinnung von Scandium aus hydro-metallurgischen Abfallströmen aus der Aluminium- oder lateritischen Nickel-Kobalt-Produktion. Scandium-Ionen können durch ein reaktives Extraktionsverfahren aus dem Abfallstrom aufkonzentriert werden. Die Zugabe von Ammoniumfluorid (NH4F) bei der Rückextraktion ermöglicht eine hohe Rückgewinnung von Scandium und die Kristallisation des gewünschten Scandiumsalzes in einem nachfolgenden Prozessschritt. Der kristallisierte Salzkomplex ist Ammonium-Scandiumhexafluorid ((NH4)3ScF6), das kalziniert werden kann, um Scandiumfluorid (ScF3) zu erhalten. Die Verwendung von Ethanol als Antisolvent für die Kristallisation ermöglicht es, das wertvolle Scandium mit sehr hoher Ausbeute aus der Lösung zu gewinnen. Aufgrund der hohen lokalen Übersättigung, die durch die Zugabe von Ethanol zur wässrigen Scandiumlösung erzeugt wird, ist die Keimbildung jedoch der vorherrschende Kristallisationseffekt, der zu extrem kleinen Partikeln von 1-3 μm führt. Kleine Kristalle sind im Allgemeinen schwer zu filtern und weiterzuverarbeiten. Daher wird der Kristallisationsprozess so gestaltet, dass Kristallwachstum und nicht Keimbildung maximiert wird. In diesem Projekt liegt der Fokus auf dem Antisolventkristallisationsprozess und der Kontrolle von Kristallwachstum, sodass die Fest-Flüssig Trennung vereinfacht wird und der Prozess somit industrielle Anwendung finden kann. Um dieses Ziel zu erreichen werden detaillierte Fest-Flüssig Gleichgewichte, Wachstums- und Keimbildungskinetiken ermittelt, um einen Kristallisations-Demonstrator auszulegen und zu bauen.

Handlungsfeld:
Forschung

SDGs:

• 9 - Industrie, Innovation und Infrastruktur
• 12 - Nachhaltiger Konsum und Produktion

Organisationseinheiten:

• Fakultät 4 - Maschinenwesen

Adresse:
Forckenbeckstr. 51

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Andreas Jupke
Andreas.Jupke@avt.rwth-aachen.de

Homepage:
https://www.avt.rwth-aachen.de/cms/AVT/Forschung/~inzz/Fluidverfahrenstechnik/

Status:
In Umsetzung