Zur flotativen Trennung von Lithium haltigen Mineralphasen in "engineered slag systems"

Die zunehmende Nutzung von Batterien für das Vorantreiben der Energiewende führt zu einem immer steigenden Bedarf an Lithium, welches bereits jetzt als kritischer Rohstoff gelistet ist. Die Sicherung vorhandener Lithiumquellen stellt jedoch noch eine Herausforderung dar. Lithium kann in Form von künstlichen Mineralien (EnAM – engineered aritifical minerals) in Schlacken angereichert und wiedergewonnen werden, welche beim pyrometallurgischen Recycling von Batterien anfallen. Durch die Anwendung bestimmter Temperatur- und Additivregime während des Recyclings lässt sich die Anreicherung von Lithium in EnAMs gezielt steuern (bspw. Kristallform, -größe und Phasenzusammensetzung). Das bekannteste Li-haltige EnAM ist Lithiumaluminat, welches unter anderem in das Gangmineral Gehlenit eingebettet ist. Die Trennung dieser EnAM-Phasen vom Gang kann durch Schaumflotation erreicht werden.
Im vorgestellten Projekt FlotEnAMIS, welches Teil des Schwerpunktprogramms 2315 der DFG ist, werden die Bestimmung der Phasenzusammensetzung und physikalisch-chemischen Eigenschaften von EnAMs in unterschiedlich behandelten Schlacken als wichtige Parameter für die Schaumflotation untersucht. Für die Charakterisierung der häufig fein verteilten Phasen werden Ergebnisse von Röntgendiffraktometrie (XRD), Röntgenfloureszenz (XRF), automatisierte Mineralogie (MLA) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) miteinander in Verbindung gesetzt. Zur Beurteilung verschiedener wichtiger Oberflächenwechselwirkungen von Flotationsreagenzien in Abhängigkeit von Oberflächenpotentialen werden verschiedene AFM-Messungen mit hydrophilen und hydrophoben kolloidalen Sonden im Trocken- und Flüssigkeitsmodus an einem repräsentativen Modell durchgeführt und mit Ergebnissen aus Mikroflotationsexperimenten korreliert.