Endbericht - NachhaltigWirtschaften.at
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Pohl, W. L., 2011: Economic Geology – Principles and Practice. Blackwell Publishing Ltd, West Sussex. Schmidt, S., 2012: From deposit to concentrate: The basics of tungsten mining, Part 1: Project generation and project development: ITIA Newsletter Tungsten, June 2012. Shaw, R. und K. Goodenough, 2011: Niobium-tantalum, BGS commodity profiles, British Geological Survey, 26. Internet: www.MineralsUK.com Starostin, V. I. und O. G. Sorokhtin, 2011: A new interpretation for the origin of the Norilsk type PGE-Cu-Ni sulphide deposits, Geoscience Frontiers, 2, 583–591. USGS, 2011: 2010 Minerals Yearbook – Platinum-Group Metals [Advanced Release], Virginia. Internet: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1- 2010-plati.pdf Wagner, T. und N. J. Cook, 2000: Late-Variscan antimony mineralisation in the Rheinisches Schiefergebirge, NW Germany; evidence for stibnite precipitation by drastic cooling of high-temperature fluid systems. Mineralium Deposita, 35, 206–222. Weis, P. L. et al., 1981: The origin of epigenetic graphite: evidence from isotopes. Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 2325–2332. Wu, C., 2008: Bayan Obo controversy: Carbonatites versus Iron Oxide-Cu-Au-(REE-U), Resource Geology, 58, 348–354. Yang, Z. et al., 2009: Post-collisional Sb and Au mineralization related to the South Tibetan detachment system, Himalayan orogen. Ore Geology Reviews, vol. 36, p. 194-212 Zaw, K. und B. Singoyi, 2000: Formation of magnetite-scheelite skarn mineralization at Kara, northwestern Tasmania: evidence from mineral chemistry and stable isotopes, Economic Geology, 95, 1215–1230. 280
2. Stoffflüsse ausgewählter kritischer Rohstoffe Die nachfolgenden Unterkapitel beschreiben detailliert die Daten, welche für die Erstellung der Stoffflussanalysen von Neodym, Niob und Palladium Verwendung fanden beziehungsweise, welche Annahmen und Abschätzungen getroffen wurden. Hierbei erfolgt vor allem eine Unterteilung in die wesentlichen Anwendungsgebiete dieser Elemente. 2.1 Neodym Da Neodym in beinahe allen Anwendungsgebieten in Form von NdFeB-Permanentmagneten eingesetzt wird, sind diese vorab genauer beschrieben. 2.1.1 Hochleistungs-Permanentmagnete auf Basis von Nd 2 Fe 14 B Ein Permanentmagnet stellt ein Material dar, welches dauerhaft magnetisiert ist und diesen Zustand im Laufe der Zeit nur unwesentlich verliert. Diese können bis zum 2000-fachen ihres Eigengewichts heben [Angerer et al. 2009]. Durch Anlegen eines äußeren Magnetfelds H wird ein magnetischer Fluss B in Festkörpern induziert, der bei dessen anschließender Entfernung im Allgemeinen wieder gegen Null gehen würde. Bei magnetischen Materialien, im Besonderen Magnetwerkstoffe, bleibt ein magnetischer Fluss B auch bei H =0 erhalten. Dieser Wert nennt sich Remanenz und liefert Information über die Leistungsfähigkeit eines Permanentmagneten. Materialien, die sich zur Verwendung als Permanentmagnete eignen, sind z.B. Hartferrite, Seltene-Erden- (NdFeB oder SmCo) oder Aluminium-Nickel-Cobalt-(Alnico)-Legierungen. Der stärkste der hier genannten ist der Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnet (NdFeB) [Angerer et al. 2009]. Typischerweise besitzen diese bei Raumtemperatur eine Remanenz von 1,1 bis 1,3 Tesla und eine Energiedichte von 250–300 kJ/m 3 [Haring et al. 2003]. Rodewald et al. (2002) sprechen sogar von Energiedichten bis 420 kJ/m 3 . Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB)-Magnetwerkstoffe sind zwar stärker als Samarium-Cobalt- Systeme, jedoch ist deren Curie-Temperatur und somit Temperaturbeständigkeit niedriger. Des Weiteren weisen sie, bedingt durch das stark negative elektrochemische Standardpotenzial der Seltenen Erden von E = -2,2 bis -2,5 V, eine sehr hohe Korrosionsanfälligkeit auf [Rodewald et al. 2002]. Um die Temperaturbeständigkeit zu verbessern, wird Neodym teilweise durch Dysprosium ersetzt, wodurch die Dauereinsatztemperatur zwischen 100 und 200 °C liegen kann [Rodewald et al. 2002]. Die Korrosionsbeständigkeit kann mittels Beimengung von Cobalt und Kupfer (edle Metalle – positives Standardpotenzial) verbessert werden oder durch Beschichtung der Magnete mit galvanischen Überzügen (Chrom, Zinn 281
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2. Stoffflüsse ausgewählter kritischer Rohstoffe<br />
Die nachfolgenden Unterkapitel beschreiben detailliert die D<strong>at</strong>en, welche für die Erstellung<br />
der Stoffflussanalysen von Neodym, Niob und Palladium Verwendung fanden beziehungsweise,<br />
welche Annahmen und Abschätzungen getroffen wurden. Hierbei erfolgt vor allem<br />
eine Unterteilung in die wesentlichen Anwendungsgebiete dieser Elemente.<br />
2.1 Neodym<br />
Da Neodym in beinahe allen Anwendungsgebieten in Form von NdFeB-Permanentmagneten<br />
eingesetzt wird, sind diese vorab genauer beschrieben.<br />
2.1.1 Hochleistungs-Permanentmagnete auf Basis von Nd 2 Fe 14 B<br />
Ein Permanentmagnet stellt ein M<strong>at</strong>erial dar, welches dauerhaft magnetisiert ist und diesen<br />
Zustand im Laufe der Zeit nur unwesentlich verliert. Diese können bis zum 2000-fachen ihres<br />
Eigengewichts heben [Angerer et al. 2009]. Durch Anlegen eines äußeren Magnetfelds H<br />
wird ein magnetischer Fluss B in Festkörpern induziert, der bei dessen anschließender<br />
Entfernung im Allgemeinen wieder gegen Null gehen würde. Bei magnetischen M<strong>at</strong>erialien,<br />
im Besonderen Magnetwerkstoffe, bleibt ein magnetischer Fluss B auch bei H =0 erhalten.<br />
Dieser Wert nennt sich Remanenz und liefert Inform<strong>at</strong>ion über die Leistungsfähigkeit eines<br />
Permanentmagneten.<br />
M<strong>at</strong>erialien, die sich zur Verwendung als Permanentmagnete eignen, sind z.B. Hartferrite,<br />
Seltene-Erden- (NdFeB oder SmCo) oder Aluminium-Nickel-Cobalt-(Alnico)-Legierungen.<br />
Der stärkste der hier genannten ist der Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnet (NdFeB)<br />
[Angerer et al. 2009]. Typischerweise besitzen diese bei Raumtemper<strong>at</strong>ur eine Remanenz<br />
von 1,1 bis 1,3 Tesla und eine Energiedichte von 250–300 kJ/m 3 [Haring et al. 2003].<br />
Rodewald et al. (2002) sprechen sogar von Energiedichten bis 420 kJ/m 3 .<br />
Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB)-Magnetwerkstoffe sind zwar stärker als Samarium-Cobalt-<br />
Systeme, jedoch ist deren Curie-Temper<strong>at</strong>ur und somit Temper<strong>at</strong>urbeständigkeit niedriger.<br />
Des Weiteren weisen sie, bedingt durch das stark neg<strong>at</strong>ive elektrochemische Standardpotenzial<br />
der Seltenen Erden von E = -2,2 bis -2,5 V, eine sehr hohe Korrosionsanfälligkeit<br />
auf [Rodewald et al. 2002]. Um die Temper<strong>at</strong>urbeständigkeit zu verbessern, wird Neodym<br />
teilweise durch Dysprosium ersetzt, wodurch die Dauereins<strong>at</strong>ztemper<strong>at</strong>ur zwischen 100 und<br />
200 °C liegen kann [Rodewald et al. 2002]. Die Korrosionsbeständigkeit kann mittels<br />
Beimengung von Cobalt und Kupfer (edle Metalle – positives Standardpotenzial) verbessert<br />
werden oder durch Beschichtung der Magnete mit galvanischen Überzügen (Chrom, Zinn<br />
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