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Projekt
Schaltbare selektive Sammler für die Flotation von Engineered Artificial Minerals
Antragsteller
Professor Dr. Andreas Schmidt
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470324113
In der ersten Förderperiode des Schwerpunktprogramms wurde das Naturprodukt Punicin aus Punica granatum und eine Auswahl seiner nach einem LEGO-Baukastenprinzip hergestellten Derivate als schaltbare Kollektoren für die Flotation erfolgreich untersucht. Dabei fokussierten wir uns zunächst auf das künstliche Mineral ("engineered artificial mineral, EnAM") Lithiumaluminat aus dem Li-Recycling und auf sein Gangmaterial Gehlenit. Durch unsere Arbeiten gewannen wir zusammen mit den Projektpartnern wertvolle Einblicke in die Wirkungsweise unserer Punicine in der Flotation und in die Mechanismen der Oberflächen-Hydrophobisierungen. Die Eigenschaften der Punicine lassen sich durch Wahl des pH-Wertes und des Lichteinflusses (UV-Licht, Tageslicht, Dunkelheit) justieren, denn dadurch lassen sich Punicine wahlweise und reversibel in Kationen, neutrale Betaine, Anionen, Dianionen oder in radikalische Spezies überführen, deren Eigenschaften jeweils für die Flotation ausgenutzt werden können. Somit sind Punicine schaltbare Kollektoren, die nach Justierung von Lichteinfluss und pH-Wert fast quantitative Ausbeuten erzielen können. Umgekehrt gelingt es durch Variation dieser Parameter, Punicinen beispielsweise in der Flotation von Lithiumaluminat die Rolle eines Drückers zuzuweisen. Erste Versuche mit dem Mineralien Spodumen (Li-haltig) und Galaxit (Mn-haltig) sowie diversen Schlacken unserer Projektpartner (Li/Ta-haltig) verliefen ebenfalls so vielversprechend, dass die Untersuchungen in der zweiten Förderperiode vertieft werden sollen. Hierzu werden zunächst, inspiriert durch Untersuchungen der Wirkungsweise, Punicin-Derivate mit stärkeren Elektronendonoreigenschaften synthetisiert, um eine noch effektivere Reaktion mit der teilweise hydratisierten Oberfläche der EnAM-Partikel des Lithiumaluminats zu provozieren. Die Erkenntnisse werden dann auf Spodumen übertragen, das eine wichtige natürliche Quelle für Lithium darstellt. Oberflächenbehandlungen der Partikel als Vorbereitung effektiver Flotationen mit Punicinen werden sodann auf der Basis vielversprechender Vorexperimente untersucht; durch Plasma werden wir die Oberflächenchemie mit Wasser, durch thermische Behandlung die Modifikation des Lithiumaluminats verändern. Unsere Arbeiten werden die Synthesen maßgeschneiderter neuer Punicine erfordern: Hierzu werden die Punicine mit Gruppen funktionalisiert, die bereits jetzt (ohne schaltbar zu sein), in Flotationen wichtige Rollen spielen. Durch die Verknüpfungen mit dem Punicin-Grundgerüst werden auch die Eigenschaften dieser Gruppen durch Licht und den pH-Wert justierbar, so dass nach einem Fein-Tuning der Eigenschaften effektive Flotationen möglich sind. Diese an Modellreaktionen gesammelten Erfahrungen werden parallel an authentischen Schlacken unserer Projektpartner, wie Fayalit-Schlacken, angewendet, die dann durch Flotation mit schaltbaren Punicinen unter Variation des Lichteinflusses und des pH-Wertes effektiv aufbereitet werden können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
