TY - THES

T1 - Charakterisierung von Wälzschlacke als Vorarbeit zum reststofffreien Recycling

AU - Höber, Lukas

N1 - gesperrt bis 29-10-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Das große Aufkommen an Reststoffen in der Eisen- und Stahlindustrie verlangt aus umwelttechnischen und auch wirtschaftlichen Gründen nach geeigneten Methoden für deren Aufarbeitung. Durch die in Zukunft steigenden Mengen an Zinkstaub aus dem Recycling von verzinktem Schrott ist es notwendig, diesen adäquat aufzuarbeiten. Dies geschieht in entwickelten Ländern bereits in großen Mengen, wobei pro Tonne verarbeitetem Staub etwa 800 kg Wälzschlacke anfallen. Dieser Reststoff wird derzeit zu großen Anteilen deponiert, wodurch jedoch hohe Mengen an wertvollen Metallen wie Zink und Eisen verloren gehen. Zudem ist die Deponierung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und aus Umweltgründen ein negativer Aspekt. Da sich vorangegangene Arbeiten der allgemeinen Recycelbarkeit von Wälzschlacke annahmen – wobei die Einflüsse darauf erprobt und einige Verfahrensstrategien entwickelt wurden – hat diese Masterarbeit die Charakterisierung von Wälzschlacke als Ziel. Hierfür dienten acht Wälzschlacken aus verschiedenen Standorten in Europa und der Türkei. Die Ermittlung der chemischen Zusammensetzung, die Schüttdichte, eine Siebanalyse und der Glühverlustsanteil waren Teil der Untersuchung. Alle acht Wälzschlacken wurden nachfolgend definierten Schmelzreduktionsversuchen unterzogen, die entstandenen Endschlacken sowie Eisenphasen chemisch analysiert und hinsichtlich einer möglichen Vermarktbarkeit beurteilt. Für diese Beurteilung sind die jeweiligen Anforderungen an Verfüllungs-, beziehungsweise Deponiebaumaterial, aber auch die Kennwerte für Zusätze in der Zementindustrie heranzuziehen. Der Absatz der Eisenphase könnte in der Eisen- und Stahlmetallurgie als Eisenträger oder bei hohen Gehalten an Chrom oder Mangan in der Ferrolegierungsindustrie erfolgen – auch hier sind einschlägige Richtlinien zu beachten. Zusammenfassend zeigte sich, dass ein reststofffreies Recycling mit einer großen Spannweite in der Zusammensetzung erschwert wird. Des Weiteren kann gesagt werden, dass ein reststofffreies Recycling mit der in der Wälzschlacke enthaltenen Eisenmasse nicht möglich war, da die Gehalte an Schwermetallen in der Endschlacke für eine weitere Verwendung um Größenordnungen zu hoch lagen. Eine höhere Eisenmasse würde die Aufnahme der unerwünschten Elemente erleichtern. Ein optimierter Prozess könnte durch das Mischen verschiedener Schlacken möglich sein, um hohe Gehalte an unerwünschten Komponenten wie Chrom, Mangan und weiteren Schwermetallen mit hohen Eisengehalten als Sammelmetall zu kompensieren.

AB - Das große Aufkommen an Reststoffen in der Eisen- und Stahlindustrie verlangt aus umwelttechnischen und auch wirtschaftlichen Gründen nach geeigneten Methoden für deren Aufarbeitung. Durch die in Zukunft steigenden Mengen an Zinkstaub aus dem Recycling von verzinktem Schrott ist es notwendig, diesen adäquat aufzuarbeiten. Dies geschieht in entwickelten Ländern bereits in großen Mengen, wobei pro Tonne verarbeitetem Staub etwa 800 kg Wälzschlacke anfallen. Dieser Reststoff wird derzeit zu großen Anteilen deponiert, wodurch jedoch hohe Mengen an wertvollen Metallen wie Zink und Eisen verloren gehen. Zudem ist die Deponierung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und aus Umweltgründen ein negativer Aspekt. Da sich vorangegangene Arbeiten der allgemeinen Recycelbarkeit von Wälzschlacke annahmen – wobei die Einflüsse darauf erprobt und einige Verfahrensstrategien entwickelt wurden – hat diese Masterarbeit die Charakterisierung von Wälzschlacke als Ziel. Hierfür dienten acht Wälzschlacken aus verschiedenen Standorten in Europa und der Türkei. Die Ermittlung der chemischen Zusammensetzung, die Schüttdichte, eine Siebanalyse und der Glühverlustsanteil waren Teil der Untersuchung. Alle acht Wälzschlacken wurden nachfolgend definierten Schmelzreduktionsversuchen unterzogen, die entstandenen Endschlacken sowie Eisenphasen chemisch analysiert und hinsichtlich einer möglichen Vermarktbarkeit beurteilt. Für diese Beurteilung sind die jeweiligen Anforderungen an Verfüllungs-, beziehungsweise Deponiebaumaterial, aber auch die Kennwerte für Zusätze in der Zementindustrie heranzuziehen. Der Absatz der Eisenphase könnte in der Eisen- und Stahlmetallurgie als Eisenträger oder bei hohen Gehalten an Chrom oder Mangan in der Ferrolegierungsindustrie erfolgen – auch hier sind einschlägige Richtlinien zu beachten. Zusammenfassend zeigte sich, dass ein reststofffreies Recycling mit einer großen Spannweite in der Zusammensetzung erschwert wird. Des Weiteren kann gesagt werden, dass ein reststofffreies Recycling mit der in der Wälzschlacke enthaltenen Eisenmasse nicht möglich war, da die Gehalte an Schwermetallen in der Endschlacke für eine weitere Verwendung um Größenordnungen zu hoch lagen. Eine höhere Eisenmasse würde die Aufnahme der unerwünschten Elemente erleichtern. Ein optimierter Prozess könnte durch das Mischen verschiedener Schlacken möglich sein, um hohe Gehalte an unerwünschten Komponenten wie Chrom, Mangan und weiteren Schwermetallen mit hohen Eisengehalten als Sammelmetall zu kompensieren.

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KW - Wälzschlacke

KW - Reststoffaufarbeitung

KW - Zinkrückgewinnung

KW - Zero-Waste

KW - Charakterisierung von Wälzschlacke

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M3 - Masterarbeit

ER -