Wie FILAB seinen Kunden hilft, ihre industriellen Rückstände zu verwerten?
In einer sich ständig wandelnden Industrielandschaft sehen sich viele Unternehmen bei der Herstellung ihrer Produkte mit Materialrückständen konfrontiert. Diese können je nach Herstellungsprozess mehr oder weniger erheblich sein.
Diese Fallstudie konzentriert sich darauf, wie das Labor FILAB drei verschiedene Kunden dabei unterstützt hat, ihre industriellen Rückstände zu verwerten, indem es ökologische und wirtschaftliche Herausforderungen in nachhaltige Chancen verwandelt hat.
Industrieunternehmen stehen vor zwei großen Problemen: dem Einsatz teurer Rohstoffe und der kostspieligen Entsorgung industrieller Rückstände. Tatsächlich verursacht die Entstehung industrieller Rückstände erhebliche Kosten, insbesondere bei der Entsorgung oder Einstufung dieser Abfälle. Diese Herausforderungen behindern einerseits die Verbesserung der betrieblichen Leistung und andererseits die Verbesserung der Umweltleistung der Unternehmen
Die Herausforderungen verstehen...
Heute stellt die Verwertung von Industrieabfällen eine doppelte Herausforderung dar:
- Sie schafft neue Ressourcen als Rohstoffe für bestimmte Industriezweige.
- Sie reduziert die Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit.
So haben sich kürzlich drei Industriekunden von FILAB an das Labor gewandt im Rahmen von:
- Kunde 1: Verwertung von Abfällen, die überwiegend auf Quarz und Kalk basieren,
- Kunde 2: Verwertung von stahlindustriellen Abfällen (Stäube und Schlacken)
- Kunde 3: Verwertung fester und flüssiger Abfälle aus dem Zerkleinern von Batterien und aus Waschwässern
Start der Analysen im FILAB-Labor: Unsere Lösungen, unsere Routine!
Vorgehen vor der Analyse:
Zunächst untersucht FILAB zur Unterstützung der drei Industrieunternehmen die relevanten Bestandteile. Diese können je nach Rohstoffen und eingesetzten Verfahren in den Abfällen enthalten sein. Ziel war es hier, die Elemente zu erkennen und zu bestimmen, die für eine spätere Verwertung interessant sein könnten.
Nach diesem ersten Schritt wollte jeder der Industriepartner die Untersuchung auf unterschiedliche Weise fortsetzen:
- Kunde 1: Nach dem Austausch mit diesem ersten Industrieunternehmen wünschte er eine sehr umfassende Untersuchung der metallischen und mineralischen Fraktionen, die in seinem Produkt vorkommen.
- Kunde 2: Er wollte die genauen Gehalte an Metallen (Aluminium, Eisen, Kupfer, Kobalt, Nickel …) und Seltenen Erden (Cer, Lanthan, Yttrium …) bestimmen.
- Kunde 3: Er wollte die Gehalte an Metallen, Edelmetallen (Platin, Palladium, Gold …) und Halogenen (wie Fluor) kennen.
Analysen von Mineralien, Metallen (einschließlich Edelmetallen) und Seltenen Erden bei FILAB
Der erste Schritt besteht darin, die Probe vorzubereiten. Dadurch lässt sich aus einer meist festen Probe eine klare flüssige Lösung gewinnen, in der alle relevanten Elemente in Lösung überführt werden. Dieser Schritt ist unter dem Namen „Mineralisierung“ oder „Säureaufschluss“ bekannt.
FILAB behandelt jede Probe daher individuell und optimiert die Auswahl der Säuren sowie die Mineralisierungsbedingungen.
Sobald die Mineralisierungslösung vorliegt, setzt FILAB die ICP-Technik (Inductively Coupled Plasma) ein, die die Probe beim Durchgang durch ein Plasma aufschließt.
Diese Technik wird entweder mit einem Atomemissionsspektrometer (ICP-AES) zur Bestimmung von Hauptelementen oder von Konzentrationen über 1 mg/kg (0,0001 %) oder mit einem Massenspektrometer (ICP-MS) für die Spurenanalyse (unter 1 mg/kg) gekoppelt.
Diese hochmodernen Technologien in unseren Laboren ermöglichen die Analyse von mehr als fünfzig verschiedenen Elementen.
Halogenanalysen bei FILAB
Bei der Suche nach Halogenen wie beispielsweise Fluor oder Brom besteht das Grundprinzip der Probenvorbereitung ebenfalls darin, eine flüssige Lösung zu erhalten, wobei jedoch mehrere Aufschlussmethoden möglich sind (zum Beispiel Sauerstoffverbrennung).
Diese Lösung wird anschließend in eine unserer vier Ionenchromatographie-Anlagen (IC) injiziert und quantifiziert.
Die erzielten Ergebnisse
Die eingehenden Analysen von FILAB ermöglichten es, die Konzentrationen verschiedener Elemente in den Rückständen jedes Kunden präzise zu bestimmen. Diese Informationen waren entscheidend, um die Kunden zu den am besten geeigneten Verwertungsmethoden für ihre spezifischen Anforderungen zu führen.
Der Ansatz von FILAB ermöglichte eine effiziente Verwertung von Industrieabfällen, schuf neue Rohstoffressourcen und reduzierte die Umweltbelastung. Diese Fälle zeigen die Expertise von FILAB bei der Lösung komplexer Probleme und sein Engagement für nachhaltige industrielle Lösungen.
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Häufige Fragen
Warum sollte ein industrieller Rückstand analysiert werden, bevor seine Verwertung in Betracht gezogen wird?
Die Analyse ermöglicht es, relevante Elemente zu identifizieren und ihre Gehalte zu bestimmen, bevor ein Verwertungsweg ausgewählt wird. In diesem Artikel stellt FILAB mineralische Rückstände, Hüttenabfälle und aus Batterien stammende Fraktionen vor. Die Ergebnisse bieten Industrieunternehmen eine Vergleichsgrundlage, um die rückgewinnbaren Ressourcen und die Anforderungen an ihre Aufbereitung zu bewerten.
Welche Elemente können in Stahlwerksabfällen oder Batterie-Schreddermaterial untersucht werden?
Die zu untersuchenden Elemente hängen von der Herkunft des Rückstands und dem industriellen Ziel ab. In den dargestellten Fällen bezogen sich die Anfragen insbesondere auf Eisen, Kupfer, Kobalt, Nickel, bestimmte Seltene Erden, Edelmetalle und Halogene. Die analytische Liste wird gemeinsam mit dem Kunden festgelegt, um den jeweiligen Charakterisierungsbedarf zu erfüllen.
Warum ist die Probenvorbereitung für die Analyse eines festen Rückstands entscheidend?
Die Vorbereitung muss ermöglichen, die gesuchten Bestandteile in geeigneter Weise aus der Matrix zu gewinnen. Für die vorgestellten Metallbestimmungen führt FILAB vor der Analyse der erhaltenen Lösung eine Mineralisierung durch. Die Wahl der Säuren und der Aufschlussbedingungen beeinflusst die Ergebnisqualität und muss die Zusammensetzung des Rückstands berücksichtigen.
Welcher Unterschied besteht zwischen ICP-AES und ICP-MS bei der Charakterisierung industrieller Rückstände?
Mit ICP-AES und ICP-MS können nach einer geeigneten Probenvorbereitung zahlreiche Elemente quantifiziert werden. ICP-AES wird häufig für höhere Gehalte eingesetzt, während ICP-MS eine für Spuren geeignete Empfindlichkeit bietet. Die Auswahl hängt von den zu bestimmenden Elementen, den erwarteten Konzentrationen, der Matrix und den erforderlichen Bestimmungsgrenzen ab.
Wie weist man Fluor oder Brom in einem industriellen Rückstand nach?
Der Nachweis von Halogenen basiert auf einer geeigneten Probenvorbereitung, die unter anderem eine Verbrennung unter Sauerstoff einschließen kann, gefolgt von einer Analyse mittels Ionenchromatografie. Dieser Ansatz ergänzt die Metallbestimmungen. In den vorgestellten Untersuchungen diente er insbesondere dazu, Rückstände aus Batterien zu charakterisieren und nützliche Daten für die Bewertung ihrer Verwertung zu liefern.