Laugung (Leaching) in der Werkstoff- und Prozesschemie

Laugung (engl. leaching) bezeichnet den selektiven Übergang von Komponenten aus einer festen oder porösen Phase in ein flüssiges Medium. In der Werkstoff- und Prozesschemie ist Laugung ein zentrales Phänomen sowohl in der Hydrometallurgie als auch bei der Bewertung der chemischen Beständigkeit von Werkstoffen.

In der hydrometallurgischen Metallgewinnung wird Laugung gezielt eingesetzt, um Metallionen aus Erzen, Konzentraten oder Recyclingströmen zu lösen. Typische Beispiele sind die Säurelaugung von Oxiderzen, die Ammoniak- oder Ammoniumsulfat-Laugung von Nickelerzen sowie spezielle Verfahren zur Uran- und Cobalt-Laugung. Die treibenden Kräfte sind chemische Reaktionen (z.B. Redox-, Säure-Base-, Komplexbildungsreaktionen) und Stofftransportprozesse in Feststoff, Grenzschicht und Flüssigphase.

Aus werkstofftechnischer Sicht ist unerwünschtes Leaching entscheidend für die Langzeitstabilität von Gläsern, Keramiken, Polymeren und Metalloberflächen. Hierbei werden z.B. Ionen aus Glasnetzwerken, Legierungsbestandteile aus Metallen oder Additive aus Polymeren freigesetzt. Parameter wie pH-Wert, Temperatur, Oxidationspotenzial, Komplexbildner und Strömungsbedingungen bestimmen Kinetik und Mechanismus der Freisetzung.

Experimentell werden Laugungsexperimente unter definierten Bedingungen durchgeführt, um Kinetikmodelle (z.B. Diffusionskontrolle, Oberflächenreaktionskontrolle, schrumpfender-Kern-Modelle) zu validieren und Prozessdesign, Korrosionsschutz oder Umweltfreisetzung (z.B. Nickelfreisetzung aus Legierungen) quantitativ zu bewerten. Damit bildet Laugung eine Schnittstelle zwischen Thermodynamik, Kinetik, Oberflächenchemie und Prozesstechnik.

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