Warum sind Seltene-Erd-Elemente strategisch wichtig für saubere Energie und fortschrittliche Fertigung?
Seltene-Erd-Elemente (REE) bilden die Grundlage für eine Vielzahl fortschrittlicher Technologien, darunter Elektromobilität, erneuerbare Energiesysteme, Elektronik und Verteidigungsanwendungen. Elektrofahrzeuge, Windturbinen und Hochleistungselektronik sind alle auf Seltenerdmaterialien angewiesen, um Effizienz, Langlebigkeit und Leistung zu erzielen. Da die Dekarbonisierungsziele voranschreiten, ist die Sicherstellung eines stabilen und widerstandsfähigen Zugangs zu diesen Materialien sowohl eine industrielle Notwendigkeit als auch ein geopolitisches Anliegen geworden.
Obwohl REE in der Erdkruste relativ häufig vorkommen, sind ihre Gewinnung und Aufbereitung technisch anspruchsvoll. Seltenerdvorkommen treten in verschiedenen Formen auf, darunter harte Gesteinsmineralien wie Bastnäsit und Monazit sowie ionische Tonlagerstätten. Jede Quelle erfordert spezifische Verarbeitungsrouten, die häufig komplexe chemische Behandlungen mit sauren oder kaustischen Reagenzien beinhalten. In allen Prozessschemata ist eine zuverlässige Fest-Flüssig-Trennung und Rückgewinnung des wertvollen Materials ein entscheidender Faktor, was sie zu einer zentralen Einheitoperation bei der Seltenerdverarbeitung macht.
Warum ist die Fest-Flüssig-Trennung bei der Seltenerdverarbeitung entscheidend?
Die Seltenerdverarbeitung erfordert typischerweise mehrere Fest-Flüssig-Trennungsschritte, die je nach Lagerstättentyp, Chemie und Gesamtprozessdesign erheblich variieren können.
Nach Bergbau, Mahlung, möglicher Aufbereitung und Laugung enthalten Seltenerdsuspensionen gelöste REE-Spezies neben einer Reihe von löslichen und unlöslichen Rückständen und Feinstoffen.
In vielen komplexen Seltenerdflussplänen finden sich diese Trennungsschritte bei der Entfernung von Laugerückständen, der Rückgewinnung von Zwischenprodukten sowie nach mehreren Fällungsstufen zur Entfernung von Verunreinigungen aus Mutterlauge. Sie befinden sich auch vorgelagert zu Solventextraktionen zu Klärungszwecken sowie zur Endisolierung des Produkts. Unvollständige Trennung, Produktverluste oder inkonsistente Filtrationsleistung können Produktqualität, Chemikalienverbrauch und Gesamtprozesswirtschaftlichkeit direkt beeinflussen. Instabilitäten bei der Fest-Flüssig-Trennung können sich durch den gesamten Prozess fortpflanzen und Reagenzieneffizienz, Anlagenverfügbarkeit und Betriebskosten beeinflussen. Infolgedessen wird die Filtration zunehmend als risikokritische Operation angesehen und nicht mehr als sekundärer Hilfsbetrieb.
Anstatt eine einzige Einheitoperation darzustellen, muss die Filtrationstechnologie an verschiedene Chemikalien, Temperaturen und Partikeleigenschaften anpassbar sein. Druckkerzenfilter werden daher häufig an mehreren Punkten innerhalb einer Verarbeitungsanlage eingesetzt.
Quelle: Arafura Resources Ltd. (2019). Nolans Definitive Feasibility Study – Process flowsheet. Abrufbar unter: https://www.arultd.com/projects/nolans/definitive-feasibility-study/
Welche technischen Anforderungen stellen Seltenerd-Filtrationsanwendungen an die Ausrüstung?
Seltenerd-Filtrationsaufgaben können radioaktive Materialien, erhöhte Suspensionstemperaturen, feine Partikelgrößen und hochaggressive Chemikalien wie Schwefelsäure, Salzsäure, Oxalsäure, Natronlauge, Ammoniumsalze und organische Lösungsmittel umfassen. Diese Bedingungen stellen erhebliche Anforderungen an das Design von Filtrationsanlagen und die verwendeten Werkstoffe.
Filter mit einem breiten Spektrum an Materialoptionen, minimalen oder keinen beweglichen Teilen und vollständig eingeschlossenem Betrieb werden daher bevorzugt. Geschlossene Systeme reduzieren die Exposition des Bedienpersonals, während ein robustes mechanisches Design die Zuverlässigkeit unter anspruchsvollen chemischen und thermischen Bedingungen verbessert.
Die FUNDABAC® Kerzenfilter von DrM sind für diese Anforderungen ausgelegt. Entwickelt für aggressive Umgebungen und erhöhte Temperaturen bieten sie automatisierten, geschlossenen Betrieb mit konsistenter Partikelrückhaltung und effektivem Kuchenwaschen. Für Seltenerdhersteller unterstützt dies eine stabile Rückgewinnung, verbesserte Betriebssicherheit und reduzierten Wartungsaufwand über den Gerätelebenszyklus.
Mit welchen operativen Herausforderungen sind Seltenerdhersteller bei der Filtration konfrontiert?
Die Seltenerdverarbeitung stellt spezifische Anforderungen an Fest-Flüssig-Trennungsanlagen. Feine Partikelverteilungen, variable Zusammensetzungen des Aufgabegutes und aggressive Suspensionen können zu Filtratverunreinigungen, Verlust wertvollen Produkts, erhöhtem Reagenzienverbrauch und ungeplanter Wartung führen, wenn Filtrationssysteme nicht ordnungsgemäß an die Anwendung angepasst sind.
Offene oder mechanisch komplexe Filtrationstechnologien können auch Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbedenken aufwerfen, insbesondere in korrosiven oder radioaktiven Umgebungen. Da die Produktionsvolumina steigen und die Reinheitsspezifikationen strenger werden, werden diese Herausforderungen noch ausgeprägter und unterstreichen die Notwendigkeit robuster, geschlossener und automatisierter Filtrationslösungen.
Wie wirken sich globale Lieferkettenveränderungen auf Technologien zur Seltenerdverarbeitung aus?
Da historisch ein bedeutender Teil der globalen Seltenerd-Raffineriekapazität in einer begrenzten Anzahl von Regionen konzentriert war, beschleunigen viele Volkswirtschaften nun Investitionen in lokale Verarbeitungs- und Raffinerieinfrastruktur. Wenn neue Projekte von der Machbarkeitsstudie in den Betrieb übergehen, richtet sich das Augenmerk zunehmend auf Prozesstechnologien, die einen zuverlässigen Hochlauf und langfristige Stabilität unterstützen. Die Fest-Flüssig-Trennung spielt bei diesem Übergang eine zentrale Rolle. FUNDABAC® Filter werden in kritischen Seltenerder-Trennungsschritten in Asien, Nordamerika und Europa eingesetzt und unterstützen sowohl Greenfield-Entwicklungen als auch Modernisierungsprojekte. Bisher wurden mehr als 50 FUNDABAC® Filter speziell für Seltenerder-Anwendungen geliefert, was die wiederholte Auswahl für anspruchsvolle Prozessbedingungen widerspiegelt.
Wann wird die FUNDABAC® Filtration typischerweise in Betracht gezogen?
Druckkerzenfilter werden bei Seltenerder-Projekten häufig ausgewählt, wenn radioaktive Materialien vorhanden sind, Suspensionstemperaturen erhöht sind, aggressive Laugungschemie eingesetzt wird und feine Feststoffe mit hoher Effizienz zurückgehalten werden müssen. Eine konsistente Filtrationsqualität ist oft unerlässlich, um nachgelagerte Solventextraktion, Fällung und Endproduktqualität zu schützen. FUNDABAC® Systeme sind gut geeignet, wo geschlossener Betrieb, Automatisierung und geringe Wartung entscheidend für die Gesamtanlagenleistung sind. Diese Überlegungen gelten sowohl für neue Verarbeitungsanlagen als auch für Retrofit-Projekte, die eine verbesserte Rückgewinnung, Zuverlässigkeit oder Sicherheit ohne umfangreiche Änderungen an bestehenden Prozessschemas anstreben.
Wo werden fortschrittliche Filtrationssysteme noch in der Verarbeitung kritischer Mineralien eingesetzt?
DrM Filtrationssysteme werden in einem breiten Spektrum hydrometallurgischer Prozesse über Seltene Erden hinaus eingesetzt. FUNDABAC® und CONTIBAC® Filter unterstützen die Herstellung von Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid für Batterieanwendungen aus sowohl harten Gesteinserzeugnissen als auch Solen sowie hochreine Mangan-, Kobalt-, Nickel- und Graphitprodukte.
Parallel dazu tragen diese Systeme durch Anwendungen wie Sole-Recycling und Kreislaufprozesskonzepte zu einer ressourceneffizienteren Verarbeitung bei, die den Wasserverbrauch reduzieren und die Gesamtanlageneffizienz verbessern.
Wie unterstützt Filtration die Energiewende?
Die globale Nachfrage nach kritischen Mineralien wird in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich erheblich steigen, was nicht nur Druck auf die Förderkapazität, sondern auch auf Verarbeitungseffizienz und Zuverlässigkeit ausübt.
In diesem Zusammenhang entwickelt sich die Filtration von einer unterstützenden Operation zu einem strategischen Hebel für Ertragssicherung, Prozessstabilität und operative Resilienz. Mit mehr als 15 Jahren Erfahrung in der Seltenerder-Fest-Flüssig-Trennung und über 40 Jahren Filtrationskompetenz ist DrM gut positioniert, um die Entwicklung, Optimierung und Fehlerbehebung von Fest-Flüssig-Trennungsschritten in Seltenerder- und kritischen Mineralienverarbeitungsprozessen zu unterstützen.
