-
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zum Aufarbeiten von Bleiglas und Elektronikschrott.
-
Verfahren zum Recycling von Altglas, z.B. in Form von Glasflaschen für Getränke, sind bekannt. Für die Aufarbeitung von Altglas in Form von Bleiglas sind derartige Verfahren jedoch nicht geeignet, da sie keine Verminderung des Bleioxid-Gehalts gegenüber dem eingesetzten Altglas erlauben. Bleiglas bzw. Bleisilicat-Glas enthält typischerweise 5 bis 80 ma.-% Bleioxid. Bleiglas wird insbesondere für Anwendungen genutzt, in denen Glas spezielle Anforderungen an die optischen und/oder dielektrischen Eigenschaften erfüllen muss, z.B. Lampenkolben und Kolben für Kathodenstrahlröhren. Die Verwendung von Gläsern mit hohem Bleioxid-Gehalt ist jedoch aus Gründen des Gesundheits- und Umweltschutzes in vielen Anwendungsgebieten nicht mehr erwünscht oder sogar nicht mehr zulässig.
-
Ein hohes Aufkommen von Altglas in Form von Bleiglas stammt aus Bildröhren. Da insbesondere Fernsehgeräte mit Bildröhren mittlerweile technisch überholt sind und durch moderne Geräte, z.B. mit LCD-Bildschirm, ersetzt werden, besteht ein dringender Bedarf für die Entwicklung von Recycling-Verfahren, die den Erfordernissen des Gesundheits- und Umweltschutzes Rechnung tragen sowie die Rückgewinnung von Wertstoffen aus ausrangierten Fernseh- und anderen Geräten mit Bleiglas haltigen Komponenten, z.B. Bildröhren, ermöglichen.
-
Naoki Hiroyoshi et al. haben im November 2013 auf der 11th International Conference on Mining, Materials and Petroleum Engineering/7th International Conference on Earth Resources Technology ASEAN Forum on Clean Coal Technology/ in Chiang Mai, Thailand, ein Verfahren zum gemeinsamen Aufarbeiten von Kathodenstrahlröhren und Elektronikschrott in Form von gedruckten Schaltungen (printed circuit boards) vorgestellt. Das Verfahren umfasst einen reduzierenden Schmelzprozess mit Aktivkohle als Reduktionsmittel in Gegenwart von Natriumcarbonat (Soda). Dabei wird eine Glasschmelze gebildet, in der die Konzentration von
- - Alkalimetalloxiden 43,2 mol.- %
- - Erdalkalimetalloxiden 6,7 mol.- %
- - Siliziumdioxid 50 mol.-%
beträgt, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze.
-
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Aufarbeiten von Bleiglas und Elektronikschrott,
umfassend die Schritte
- - Zerkleinern und Vermischen des Bleiglases und des Elektronikschrottes zu einer Charge
- - Aufschmelzen der Charge unter Zusatz einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle und Reduktion des im Bleiglas enthaltenden Bleioxids durch ein Reduktionsmittel zu metallischem Blei unter Ausbildung einer Phase enthaltend eine Metallschmelze und einer Phase enthaltend eine Glasschmelze
wobei in der Glasschmelze die Konzentration von
- - Alkalimetalloxiden im Bereich von 20 mol.-% bis 45 mol.- %
- - Erdalkalimetalloxiden im Bereich von 10 mol.-% bis 25 mol.- %
- - Siliziumdioxid im Bereich von 40 mol.-% bis 50 mol.-%
liegt, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein simultanes Aufarbeiten von Bleiglas und Elektronikschrott, insbesondere zum Zwecke der Gewinnung von im Bleiglas und Elektronikschrott enthaltenen Metallen und zur Gewinnung eines Glases mit gegenüber dem eingesetztem Bleiglas vermindertem Gehalt an Bleioxid.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen reduzierenden Schmelzprozess, d.h. eine Charge aus den zerkleinerten und vermischten Ausgangsmaterialien Bleiglas und Elektronikschrott wird unter Zusatz eines Reduktionsmittels aufgeschmolzen, und das im Bleiglas enthaltende Bleioxid wird zu metallischem Blei reduziert, wobei eine Phase enthaltend eine Metallschmelze und eine Phase enthaltend eine Glasschmelze ausgebildet werden.
-
Im Elektronikschrott enthaltene Metalloxide, die durch das zugesetzte Reduktionsmittel zu dem entsprechenden Metall reduzierbar sind, werden ebenfalls zu den jeweiligen Metallen reduziert und in der Metallschmelze angereichert. Im Elektronikschrott enthaltene Metalle werden beim Aufschmelzen ebenfalls in der Metallschmelze angereichert. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete Metallschmelze enthält somit durch Reduktion des Bleioxids gebildetes Blei sowie aus dem Elektronikschrott herausgeschmolzene Metalle und durch Reduktion im Elektronikschrott enthaltener Metalloxide (z. B. Indiumoxid In2O3) durch das Reduktionsmittel gebildete Metalle.
-
Diese Metalle, deren Konzentration kleiner ist als die des durch Reduktion des Bleioxids aus dem Bleiglas gebildeten metallischen Bleis, sind in dem geschmolzenen Blei gelöst. Das geschmolzene Blei wirkt somit als Sammlerphase für (i) die in der Charge enthaltenen Metalle und (ii) durch Reduktion in der Charge enthaltener durch das Reduktionsmittel reduzierbarer Metalloxide gebildeter Metalle. Durch das Auflösen der durch Reduktion der Metalloxide gebildeten Metalle im geschmolzenen Blei ist es möglich, auch Oxide von Metallen, die unedler sind als Blei, zumindest zum Teil zu den entsprechenden Metallen zu reduzieren, z. B. Indiumoxid In2O3 zu Indium.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
-
Bevorzugt umfasst das Aufschmelzen der Charge ein Erhitzen der Charge auf eine Temperatur im Bereich von 1300 °C bis 1400 °C. Das Aufschmelzen der Charge erfolgt in einem Ofen, vorzugsweise in einem Badschmelzofen.
-
Vorzugsweise weist der Ofen eine Top-Submerged Lance (TSL) auf, und die Charge mit den o.g. Zusätzen einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle und optional einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle wird unter minimal möglichem Energieeintrag durch Einblasen eines brennbaren Gemisches (z.B. Öl-Luft) auf etwa 1300 °C erhitzt und aufgeschmolzen.
-
Die Reduktion soll möglichst zügig erfolgen, um die optimale Gewinnung der Metalle in einer Phase zu fördern. Dies wird beispielsweise erreicht, indem über die Brennstoffzufuhr eine möglichst turbulente Durchmischung der Schmelze erfolgt, mit anschließendem Absetzenlassen der die Metallschmelze enthaltenden Phase.
-
Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Schritte
- - Zerkleinern und Vermischen des Bleiglases und des Elektronikschrottes zu einer Charge
- - Aufschmelzen der Charge unter Zusatz einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle und optional einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle.
- - Zusatz eines Reduktionsmittels zu der unter Zusatz einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle und optional einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle aufgeschmolzenen Charge und Reduktion des im Bleiglas enthaltenden Bleioxids zu metallischem Blei unter Ausbildung einer Phase enthaltend eine Metallschmelze und einer Phase enthaltend eine Glasschmelze
wobei in der Glasschmelze die Konzentration von
- - Alkalimetalloxiden im Bereich von 20 mol.-% bis 45 mol.- %
- - Erdalkalimetalloxiden im Bereich von 10 mol.-% bis 25 mol.- %
- - Siliziumdioxid im Bereich von 40 mol.-% bis 50 mol.-%
liegt, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze.
-
Bevorzugt erfolgt das Aufschmelzen der Charge unter Zusatz
- - einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle
- - einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle.
-
Durch den Zusatz geeigneter Mengen
- - einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle
- - und optional einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle
beim Aufschmelzen der Bleiglas und Elektronikschrott enthaltenden Charge wird eine Glasschmelze erhalten, in der die Konzentration von
- - Alkalimetalloxiden im Bereich von 20 mol.-% bis 45 mol.- %
- - Erdalkalimetalloxiden im Bereich von 10 mol.-% bis 25 mol.- %
- - Siliziumdioxid im Bereich von 40 mol.-% bis 50 mol.-%
liegt, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze.
-
In der gebildeten Glasschmelze ist bevorzugt somit das Konzentrationsverhältnis der Alkalimetalloxide sowie der Erdalkalimetalloxide zu Siliziumdioxid deutlich höher als im eingesetzten Bleiglas. Durch den hohen Anteil an Alkalimetalloxid wird die Viskosität der Glasschmelze verringert. Dadurch wiederum wird die Abscheidung von Metalltröpfchen begünstigt und somit die Trennung der die Metallschmelze enthaltenden Phase von der die Glasschmelze enthaltenden Phase erleichtert. Die Erdalkali- und Alkalimetalloxide wirken außerdem als Flussmittel und senken die zur Bildung der Glasschmelze nötige Schmelztemperatur herab. Eine Herabsetzung der Schmelztemperatur der Glasschmelze ist insbesondere unter dem Aspekt der Reduktion von im Elektronikschrott enthaltenem Indiumoxid zu metallischem Indium sinnvoll, da bei zu hohen Temperaturen Indium leicht wieder oxidiert wird.
-
Bevorzugte Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle sind Natriumcarbonat Na2CO3 (Soda), Kaliumcarbonat K2CO3 (Pottasche), Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.
-
Bevorzugte Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle sind Kalk (Calciumcarbonat) und Calciumoxid.
-
Bevorzugtes Reduktionsmittel ist Kohlenstoff, insbesondere in Form von Aktivkohle oder metallurgischem Koks.
-
Bei dem aufzuarbeitenden Bleiglas handelt es sich typischerweise um Bleiglas aus Kathodenstrahlröhren, insbesondere aus Bildröhren von herkömmlichen Röhren-Fernsehgeräten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch für die Aufarbeitung von Bleiglas aus beliebigen Quellen geeignet, bei denen die Gewinnung eines Glases mit gegenüber dem Ausgangsmaterial vermindertem Gehalt an Bleioxid gewünscht und sinnvoll ist.
-
Der aufzuarbeitende Elektronikschrott umfasst beispielsweise Artikel aus der Gruppe bestehend aus Flachbildschirmen, Photovoltaikmodulen, Leuchtdioden, Flüssigkristall-Displays und gedruckten Schaltungen (printed circuit boards). Derartige Artikel enthalten typischerweise ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismut, Kupfer, Silber und Edelmetallen, bzw. Oxide von Metallen aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismut, Kupfer und Silber, deren Abtrennung, vorzugsweise in metallischer Form, aus ökonomischen und ökologischen Gründen sinnvoll ist.
-
Für das Zerkleinern des aufzuarbeitenden Bleiglases und Elektronikschrotts sind alle geeigneten Verfahrenstechniken und Vorrichtungen einsetzbar. Vorzugsweise werden das Bleiglas zu einem Bleiglasgranulat und der Elektronikschrott zu einem Elektronikschrottgranulat zerkleinert.
-
Für das Vermischen des zerkleinerten Bleiglases und des zerkleinerten Elektronikschrotts zu einer Charge sind alle geeigneten Verfahrenstechniken und Vorrichtungen einsetzbar.
-
Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Charge unter Zusatz von Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen aufgeschmolzen wird, so erfolgt der Zusatz einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen vorzugsweise getrennt von der Reduktion. Beim Aufschmelzen der Charge unter Zusatz von Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen wird durch thermische Zersetzung der Carbonate Kohlendioxid CO2 freigesetzt. Kohlendioxid wirkt gegenüber dem einzusetzenden Reduktionsmittel, insbesondere im Fall von Kohlenstoff, sowie gegenüber einigen der zu gewinnenden Metalle, z.B. Indium, als Oxidationsmittel, so dass die Ausbeute des Verfahrens bezüglich der eingesetzten Menge an Reduktionsmittel bzw. bezüglich der Menge an gewinnbaren Metallen, vermindert würde. Daher erfolgt die Zugabe des Reduktionsmittels und somit die Reduktion in einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erst nachdem die thermische Zersetzung der der Charge beim Aufschmelzen zugesetzten Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen abgeschlossen und das gebildete Kohlendioxid entfernt worden ist. Dabei erfolgt die Entfernung des Kohlendioxids vorzugsweise durch Absaugen.
-
Diese bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem oben erwähnten Verfahren aus dem Stand der Technik von Hiroyoshi et al. auf, bei dem eine Mischung umfassend Glas von Kathodenstrahlröhren, Soda und Aktivkohle hergestellt und erhitzt wird. Die thermische Zersetzung von Soda unter Freisetzung von Kohlendioxid erfolgt somit gemäß dem Verfahren von Hiroyoshi et al. in Gegenwart des Reduktionsmittels Aktivkohle, und ein Teil des Reduktionsmittels Aktivkohle reagiert dabei mit Kohlendioxid unter Bildung von Kohlenmonoxid und steht somit nicht zur Reduktion des Bleioxids und ggf. weiterer reduzierbarer Metalloxide zur Verfügung.
-
Bevorzugt erfolgt die Reduktion bei einem Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 1*10-16 Pa bis 1*10-7 Pa.
-
In einer bevorzugten Variante umfasst das oben definierte erfindungsgemäße Verfahren die weiteren Schritte
- - Abstich der Metallschmelze
- - Abstich der Glasschmelze.
-
Die Metallschmelze enthält durch Reduktion des Bleioxids gebildetes Blei sowie aus dem Elektronikschrott herausgeschmolzene Metalle bzw. durch Reduktion im Elektronikschrott enthaltener Metalloxide durch das Reduktionsmittel gebildete Metalle. Um eine Nutzung dieser Metalle zu ermöglichen, ist es erforderlich, sie aus der Metallschmelze abzutrennen. Somit umfasst eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens den Schritt
- - Abtrennen eines oder mehrerer Metalle aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismut, Kupfer, Silber und Edelmetallen aus der Metallschmelze.
-
Die Abtrennung der Metalle, die edler sind als Blei, erfolgt vorzugsweise durch selektive Oxidation des Bleis. Die so abgetrennten Metalle können durch Raffination weiter aufgetrennt werden. Selektive Oxidation des Bleis und Raffination der dabei abgetrennten edleren Metalle erfolgen in bekannter Art und Weise.
-
Für die Glasschmelze, die sich aufgrund der Reduktion des im eingesetzten Bleiglases enthaltenen Bleioxids zu metallischem Blei durch eine gegenüber dem eingesetzten Bleiglas wesentlich verminderte Konzentration an Bleioxid auszeichnet, bietet sich eine wirtschaftliche Nutzung durch Weiterverarbeitung zu einem Mischglas oder zu Glaskeramik an. Somit umfasst eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens den Schritt
- - Weiterverarbeiten der Glasschmelze zu Glaskeramik oder Mischglas.
-
Die Herstellung von Mischglas bzw. Glaskeramik aus der Glasschmelze erfolgt in bekannter Art und Weise.
-
Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Verfahren zum Aufarbeiten von Bleiglas und Elektronikschrott umfasst somit die Schritte
- - Zerkleinern und Vermischen des Bleiglases und des Elektronikschrottes zu einer Charge
- - Aufschmelzen der Charge unter Zusatz
- - einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle
- - einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle
- - Reduktion des im Bleiglas enthaltenen Bleioxids durch ein Reduktionsmittel zu metallischem Blei unter Ausbildung einer Phase enthaltend eine Metallschmelze und einer Phase enthaltend eine Glasschmelze
wobei in der Glasschmelze die Konzentration von
- - Alkalimetalloxiden im Bereich von 20 mol.-% bis 45 mol.- %
- - Erdalkalimetalloxiden im Bereich von 10 mol.-% bis 25 mol.- %
- - Siliziumdioxid im Bereich von 40 mol.-% bis 50 mol.-% liegt, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze,
- - Abstich der Metallschmelze und Abtrennen eines oder mehrerer Metalle aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismuth, Kupfer, Silber und Edelmetallen aus der abgestochenen Metallschmelze
- - Abstich der Glasschmelze und Weiterverarbeiten der Glasschmelze zu Glaskeramik oder Mischglas.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und eines Ausführungsbeispiels, sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
- 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
-
1 zeigt als den Ablauf einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens als Flussdiagram.
-
In Schritt S1 werden Bleiglas und Elektronikschrott zerkleinert.
-
In Schritt S2 werden in Schritt S1 zerkleinertes Bleiglas und in Schritt S1 zerkleinerter Elektronikschrott zu einer Charge vermischt.
-
In Schritt S3 werden der in Schritt S2 gebildeten Charge eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle, und optional eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle zugesetzt.
-
In Schritt S4 wird die Charge mit den in Schritt S3 zugesetzten Verbindungen aufgeschmolzen, wobei das Aufschmelzen ein Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 1300 °C bis 1400 °C umfasst. Dabei durch thermische Zersetzung von Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen freigesetztes Kohlendioxid wird abgesaugt.
-
In Schritt S5 wird der in Schritt S4 gebildeten Schmelze ein Reduktionsmittel zugesetzt, vorzugsweise Kohlenstoff, besonders bevorzugt in Form von Aktivkohle oder metallurgischem Koks, und das in der aufgeschmolzenen Charge enthaltene Bleioxid aus dem Bleiglas wird zu metallischem Blei reduziert, so dass eine Phase enthaltend eine Metallschmelze und eine Phase enthaltend eine Glasschmelze gebildet werden. Gegebenenfalls im Elektronikschrott enthaltene Metalloxide, die durch das zugesetzte Reduktionsmittel zu dem entsprechenden Metall reduzierbar sind, werden ebenfalls zu den jeweiligen Metallen reduziert.
-
Die in Schritt S5 gebildete Metallschmelze enthält durch Reduktion des Bleioxids gebildetes Blei sowie aus dem Elektronikschrott herausgeschmolzene Metalle bzw. durch Reduktion im Elektronikschrott enthaltener Metalloxide durch das Reduktionsmittel gebildete Metalle. Die in Schritt S5 gebildete Glasschmelze enthält durch das Reduktionsmittel nicht reduzierbare Oxide wie Siliziumdioxid, Alkalimetalloxide und Erdalkalimetalloxide.
-
In Schritt S6 erfolgen der Abstich der in Schritt S5 gebildeten Metallphase und der in Schritt S6 gebildeten Glasphase.
-
In Schritt S7.1 werden aus der in Schritt S6 abgestochenen Metallschmelze eines oder mehrere Metalle aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismut, Kupfer, Silber und Edelmetallen abgetrennt.
-
In Schritt S7.2 wird die in Schritt S6 abgestochene Glasschmelze zu Glaskeramik oder zu Mischglas weiterverarbeitet.
-
2 stellt eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dar.
-
Bleiglas 1, insbesondere in Form von Röhrenbildschirmen und -fernsehern, und Elektroschrott 2, beispielsweise in Form von Flachbildschirmen, werden jeweils in einer Zerkleinerungsvorrichtung 3 zu Bleiglasgranulat 4 beziehungsweise Elektronikschrottgranulat 5 zerkleinert. In einem anschließenden Schritt werden Bleiglasgranulat 4 und Elektronikschrottgranulat 5 zu einer Charge 6 vermischt. In einem weiteren Schritt werden der - gegebenenfalls bereits erhitzten - Charge 6 eine oder mehrere Verbindungen 7 aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Alkalimetalle, und optional eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Carbonate, Oxide und Hydroxide der Erdalkalimetalle zugesetzt. Anschließend wird die Charge in einem Ofen 8, vorzugsweise einem Badschmelzofen, durch eine geeignete Wärmequelle 9 auf eine Temperatur im Bereich von 1300 °C bis 1400 °C erhitzt. Dabei durch thermische Zersetzung von Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Carbonaten von Alkalimetallen und Carbonaten von Erdalkalimetallen freigesetztes Kohlendioxid wird abgesaugt. In einem weiteren Schritt, der vorzugsweise erst nach vollständiger Entfernung des gebildeten Kohlendioxids erfolgt, wird der Schmelze ein Reduktionsmittel 10 zugesetzt, vorzugsweise Kohlenstoff, besonders bevorzugt in Form von Aktivkohle oder metallurgischem Koks. Durch das Reduktionsmittel wird im Bleiglas enthaltenes Bleioxid zu metallischem Blei reduziert, und es entstehen eine Phase 12 enthaltend eine Metallschmelze und eine Phase 11 enthaltend eine Glasschmelze.
-
Die Glasschmelze und die Metallschmelze können nun wie oben erwähnt jeweils abgestochen und einer weiteren Nutzung zugeführt werden, bevorzugt durch Abtrennen eines oder mehrerer Metalle aus der Gruppe bestehend aus Indium, Zinn, Antimon, Bismut, Kupfer, Silber und Edelmetallen aus der Metallschmelze und/oder Weiterverarbeiten der Glasschmelze zu Glaskeramik oder Mischglas.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
-
Ausführungsbeispiel
-
Zu einer Charge umfassend 50 t Bleiglas und 50 t Glas aus LCD-Bildschirmen werden 105,6 t Soda und 4,7 t Kalk zugesetzt. Nach grober Homogenisierung der Materialien werden diese über einen Zeitraum von etwa 8 Stunden kontinuierlich in einen TSL(Top-Submerged Lance)-Ofen gefördert und dort unter minimal möglichem Energieeintrag durch Einblasen eines brennbaren Gemisches (z.B. Öl-Luft) auf etwa 1300 °C erhitzt und aufgeschmolzen. Nach erfolgtem Aufschmelzen werden über einen Brennstoffüberschuss oder durch Zusatz von Kohle oder anderen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln 0,6 t elementarer Kohlenstoff als Reduktionsmittel zugeführt. Die Reduktion soll möglichst zügig erfolgen, um die optimale Gewinnung der Metalle in einer Phase zu fördern. Dies wird beispielsweise erreicht, indem über die Brennstoffzufuhr eine möglichst turbulente Durchmischung der Schmelze erfolgt, mit anschließendem Absetzenlassen der die Metallschmelze enthaltenden Phase über einen Zeitraum von etwa 15 Minuten. Danach erfolgen der Abstich der Metallschmelze und der Abstich der Glasschmelze. Die so erzeugte Metallschmelze hat eine Masse von etwa 10 t und besteht aus 98,8 Gew.-% Blei, 0,9 Gew.-% Antimon, 0,2 Gew.-% Zinn und 0,1 Gew.-% Indium. Die so erzeugte Glasschmelze mit einer Masse von etwa 151,4 t hat eine Konzentration an Alkalimetalloxiden von 41,4 mol.- %, eine Konzentration an Erdalkalimetalloxiden von 11,2 mol.- % und eine Konzentration an Siliziumdioxid von 47,4 mol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und Siliziumdioxid in der Glasschmelze.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Naoki Hiroyoshi et al. haben im November 2013 [0004]
