Erfolg­reiche Koope­ration mit Süd­afrika

Mit kristallographischen Untersuchungen an der Uni Innsbruck will der Südafrikaner James Ferreira Probleme bei der Produktion von Vanadium überwinden helfen. Im Gegenzug nutzte der Innsbrucker Klaus Zöll die metallurgische Expertise der südafrikanischen Partner, um die Prozesse beim Sintern von Eisenerzen besser zu verstehen.
Gruppenbild an der Universität Pretoria
Bild: v.l.: Andrie Garbers-Craig, James Ferreira, Klaus Zöll, Volker Kahlenberg und Johan de Villiers im Ofenlabor am der Universität in Pretoria. (Credit: Uni Innsbruck)

Im Bushveld-Komplex im Nordosten von Südafrika liegen reiche Lagerstätten von Platin, Chrom, Kupfer und Nickel. Auch das vor allem in der Stahlproduktion eingesetzte Vanadium findet sich in den Erzen. Es verbessert die Zähigkeit von Stahl und erhöht dessen Widerstandsfähigkeit. Bei der Produktion im Schmelzofen kann es allerdings passieren, dass die Erzbrocken verkleben und deshalb das gesamte Material entsorgt werden muss. Schmelzen die Erze regelrecht zusammen, dauert es allein zwei Wochen, bis das Material abgekühlt ist und der Ofen ausgeräumt werden kann. Der ökonomische Schaden in einem solchen Fall ist enorm. 

Komplexe Verbindungen analysieren

James Ferreira forscht am Department of Materials Science and Metallurgical Engineering der University of Pretoria. Die dortige Arbeitsgruppe kooperiert bereits seit Jahren mit den Materialwissenschaftlern um Volker Kahlenberg an der Universität Innsbruck. Mit Unterstützung des Österreichischen Austauschdiensts kam James Ferreira im Herbst für drei Monate nach Innsbruck, um das hier vorhandene Know-how in der Kristallographie mit seinem Wissen über die Metallurgie fruchtbar zu verbinden. Die Proben brachte James Ferreira aus Südafrika mit. „Hier am Institut für Mineralogie und Petrographie analysiere ich mit kristallographischen Methoden die Struktur und chemische Zusammensetzung von synthetisch hergestellten Proben und von Erzen aus den Produktionsstätten in Südafrika“, erzählt James Ferreira. „Diese bestehen aus einem komplexen Gemisch von Vanadium, Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff.“ Gelingt es dem jungen Südafrikaner, die in den Pellets vorhandenen Verbindungen besser zu verstehen, lassen sich damit vielleicht auch die in den Produktionsstätten beobachteten Probleme vermeiden.

Grundlagenforschung mit Anwendungsbezug

Im Rahmen des zwischenstaatlichen Austauschprogramms reisen auch Wissenschaftler der Uni Innsbruck nach Südafrika. So war Klaus Zöll aus der Arbeitsgruppe von Volker Kahlenberg im August in Pretoria, um dort Experimente durchzuführen, die an der Uni Innsbruck nicht möglich sind. Der Nachwuchsforscher untersucht das Sintern von Eisenerzen. Beim Sintern wird das sehr feinkörnige Abbaumaterial der Erzgewinnung durch eine 1300 Grad Celsius heiße Flammenfront geführt. Dabei entstehen jene Pellets, die später im Hochofen weiterverarbeitet werden. Die Erzpartikel in den Pellets werden in eine sogenannte Matrix eingebaut, die wie ein Kleber funktioniert. „Die darin enthaltenen Verbindungen sind noch nicht sehr gut charakterisiert“, erklärt Klaus Zöll. In Südafrika hat er zu den Erzen äquivalente synthetische Mischungen unter verschiedenen Gasatmosphären gesintert und untersucht nun deren strukturelle Eigenschaften in den hochmodernen Labors an der Uni Innsbruck. „In beiden Projekten betreiben wir Grundlagenforschungen mit einem sehr starken Anwendungsbezug“, freut sich Volker Kahlenberg über die gelungene Kooperation.


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