Entwicklung eines Verfahrenskonzepts zur Rückgewinnung von kritischen Metallen aus Elektronikschrott

Flerus, Benedikt; Friedrich, Bernd (Thesis advisor); Stauber, Rudolf (Thesis advisor); Goldmann, Daniel (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022, 2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Im Mittelpunkt dieser Dissertation steht die Entwicklung eines Verfahrenskonzepts zur weitgehenden Rückgewinnung von Indium und Gallium aus Elektronikschrott. Aufgrund der hohen Bedeutung von Indium und Gallium für technologische Anwendungen und des gleichzeitigen Versorgungsrisikos für beide Metalle in Europa, besteht auf Seiten von Politik und Wirtschaft ein hohes Interesse an der Ausarbeitung von entsprechenden Recyclingstrategien. Das hier vorgestellte Konzept soll die bestehenden Recyclingrouten für Elektronikschrott jedoch nicht ersetzen, sondern ergänzen und damit zu einem ganzheitlichen Elektronikschrottrecycling beitragen. Stellvertretend für Elektronikschrott und andere komplex zusammengesetzte Rohstoffquellen dienten in dieser Arbeit entsorgte Smartphones als Ausgangsmaterial zur Rückgewinnung von Indium und Gallium. Im ersten experimentellen Teil wird bestätigt, dass Indium während der Pyrolyse vollständig über Halogenierung und Gasphasentransport vom Rest des Materials separiert werden kann. Durch die Verflüchtigung der Kunststofffraktion kann eine Massenabnahme des Einsatzguts von bis zu 30 % erzielt werden. Die damit einhergehende Versprödung des Materials begünstigt zudem eine Weiterverarbeitung des Pyrolyserückstands durch mechanische Verfahren. So wird im zweiten Schritt gezeigt, dass das im Pyrolyserückstand zurückbleibende Gallium gemeinsam mit anderen (kritischen) Technologie- und Edelmetallen durch einen Mahl- und Siebprozess in einer Feinfraktion angereichert werden kann. Für die nachfolgende selektive Extraktion des Galliums aus der erzeugten Feinfraktion erwies sich eine alkalische oxidative Drucklaugung als adäquates Verfahren. Die Resultate dieser Forschungsarbeit belegen, dass die thermische Aufbereitung via Pyrolyse eine Schlüsseltechnologiebei der selektiven Rückgewinnung (kritischer) technologie- und Spurenmetalle aus entsorgten Smartphones darstellt.

Einrichtungen

• Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik [520000]
• Lehrstuhl für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling und Institut für Metallhüttenkunde und Elektrometallurgie [522610]