BiRec: Forscher recyceln hochwertiges Bismut aus der Bleiraffination im ökologischen Prozess

Im Projekt „BiRec“ erforschen die Partner, wie sich Verfahren zur Erzeugung qualitativ hochwertigen Bismuts kombinieren lassen. Den wertvollen Rohstoff wollen sie aus Schäumen der Bleiraffination gewinnen. Ihr Ziel ist ein ökologischer Prozess, der ohne kritische Zwischenprodukte auskommt. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4” sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Wie aus Blei Bismut gewonnen wird

Die Entbismutung wird in den Bleiraffinationen der Primär- und Sekundärhütten bereits durch die Zugabe von Calcium und Magnesium realisiert. Im sogenannten Kroll-Betterton-Verfahren wird auf diese Weise ein Schaum erzeugt, der zu Blei mit einem Bismutanteil von 5 bis 12 Prozent weiterverarbeitet wird.

Gießerei

Aus Blei gewinnen die „BiRec“-Partner wertvolles Bismut.

Berzelius Stolberg GmbH

Innovative Aufbereitung

Im Verbundprojekt „BiRec“ sollen diese bismuthaltigen Schäume durch eine innovative Aufbereitungsroute zu verkaufsfähigem Bismut aufbereitet werden. Das geplante Verfahren sieht die Trennung in Blei und Bismut vor. Drei Schritte sind zu realisieren: Durch Einwirkung der Fliehkräfte einer Schmelzzentrifuge werden die kristallisierten Bismut Partikel aus der Bleischmelze separiert. Dem physikalischen Trennprozess folgt chemisch eine ultraselektive Oxidation der Begleitelemente Blei, Magnesium und Calcium. Das so entstandene Rohbismut, mit einer Reinheit von mehr als 75 Prozent, wird im letzten Schritt durch fraktionierte Kristallisation zu Bismut raffiniert. Der Gehalt liegt bei mehr als 99 Prozent.

Die Kooperationspartner

Am Projekt beteiligt sind die RWTH Aachen University sowie drei Vertreter aus der Wirtschaft. Von Beginn an bringen alle Partner ihre Erfahrung, Kompetenz und ihr Wissen in die Forschungsarbeiten ein.

Raffination

Verschiedene Schritte sind in der Raffination notwendig.

Berzelius Stolberg GmbH

Hierbei übernehmen Aurubis und Berzelius im Wesentlichen die Analyse aller entstehenden Zwischen- und Endprodukte. Zuvor werden die aktuell anfallenden bismuthaltigen Schäume genau charakterisiert. Diese Arbeit geschieht in intensivem Austausch mit GTT, um eine gute Basis für die thermochemische Modellierung der angestrebten Prozesse zu bilden. Dabei wird GTT im Rahmen der Datenbankerstellung zusätzlich durch das IME der RWTH Aachen bei der Beschaffung der relevanten thermochemischen Daten aus der Literatur unterstützt.

Dem IME, als renommiertem universitären Forschungsinstitut, obliegt die Erarbeitung der pyrometallurgischen Verfahrensabläufe „Schmelzzentrifugieren, selektive Oxidation und fraktionierte Kristallisation“ unter Einbeziehung der Erkenntnisse aus der Modellierung bei GTT. Zusätzlich fließt zu jedem Zeitpunkt der Prozessentwicklung das Know-how der beiden anwendungsorientierten Industriepartner Aurubis und Berzelius mit in die Ausarbeitung ein. Die abschließende Betrachtung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, der Übertragbarkeit und des Effizienzpotenzials in den Bereichen Ressourcen, Umwelt und Energie wird in Zusammenarbeit aller Projektpartner erfolgen.