TY - THES

T1 - Eignung von Sekundärrohstoffen für die Karbonatisierung

AU - Stöllner, Markus

N1 - gesperrt bis 24-09-2018

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Die Karbonatisierung mineralischer Rohstoffe ist ein in Hinblick auf die Reduktion von CO2-Emissionen untersuchtes Forschungsgebiet. Das Prinzip beruht darauf CO2 in Ca- und Mg- reichen Ausgangsstoffen zu binden, indem stabile Karbonate gebildet werden. Werden während des Prozesses in so genannten indirekten Verfahren unerwünschte Begleitstoffe abgetrennt, können die erzeugten Karbonate Produktqualität erreichen und damit eine Wertschöpfung generieren. Dieses Ziel verfolgt das von der Montanuniversität Leoben betriebene, FFG-geförderte Forschungsprojekt „CarboResources“. Innerhalb dessen beschäftigt sich die vorliegende Masterarbeit mit der ausführlichen Charakterisierung potentieller sekundärer Rohstoffe, welche als Alternative zu primären Rohstoffen für eine Karbonatisierung infrage kommen und damit einen Beitrag zur Ressourcenschonung leisten können. Im Zuge einer Literaturrecherche wurden in Österreich Ca-reiche Eisen- und Stahlwerksschlacken, Müllverbrennungsschlacken sowie Holzaschen als potentiell geeignete Sekundärrohstoffe vorausgewählt und charakterisiert. Diese Stoffgruppen fallen jährlich im Ausmaß von insgesamt ca. 2,8 Mio. t an und könnten bei einem maximalen CO2-Bindungspotential von ca. 1,1 Mio. t CO2 etwa 1,5% der jährlichen CO2-Emissionen Österreichs mineralisch binden. An ausgewählten Proben einer Edelstahlschlacke, zwei verschiedenen Müllverbrennungs-Rostaschen sowie einer Holzasche (Rost- und Flugasche) wurden chemische (RFA, ICP-MS, TOC) und mineralogische Untersuchungen (XRD, EMPA, Raman Spektroskopie) durchgeführt. In den Edelstahlschlacken ist Calcium (Ø 30,8% CaO) vor allem in Calciumsilikaten (Alit, Larnit), Gehlenit, untergeordnet auch in Brownmillerit und Calciumchromit gebunden, Magnesium (Ø 6,9% MgO) vor allem in Magnesiowüstit. Ungünstig wirken sich der hohe Chrom-Gehalt und die schlechte Aufbereitbarkeit aus. Günstig hingegen ist die Zusammensetzung der in den Proben enthaltenen sekundärmetallurgischen Schlacken zu bewerten, in denen Calcium (53,6% CaO) vor allem im Aluminat Mayenit gebunden ist. In den untersuchten Müllverbrennungsschlacken ist Calcium (ca. 21% CaO) vorwiegend in Melilith und Glasphasen gebunden, untergeordnet auch in Wollastonit, Larnit, Plagioklas und Portlandit. Zudem können beträchtliche Mengen bereits karbonatisiert als Calcit oder Dolomit vorliegen. Magnesium tritt nur untergeordnet auf (ca. 3% MgO). Ähnliches gilt für die untersuchten Holzaschen: Bei einem höheren CaO-Gehalt von 27% ist der Großteil in Melilith bzw. seinem Mg-reichen Endglied Åkermanit gebunden, die Glasphase ist hingegen etwas Ca-ärmer.

AB - Die Karbonatisierung mineralischer Rohstoffe ist ein in Hinblick auf die Reduktion von CO2-Emissionen untersuchtes Forschungsgebiet. Das Prinzip beruht darauf CO2 in Ca- und Mg- reichen Ausgangsstoffen zu binden, indem stabile Karbonate gebildet werden. Werden während des Prozesses in so genannten indirekten Verfahren unerwünschte Begleitstoffe abgetrennt, können die erzeugten Karbonate Produktqualität erreichen und damit eine Wertschöpfung generieren. Dieses Ziel verfolgt das von der Montanuniversität Leoben betriebene, FFG-geförderte Forschungsprojekt „CarboResources“. Innerhalb dessen beschäftigt sich die vorliegende Masterarbeit mit der ausführlichen Charakterisierung potentieller sekundärer Rohstoffe, welche als Alternative zu primären Rohstoffen für eine Karbonatisierung infrage kommen und damit einen Beitrag zur Ressourcenschonung leisten können. Im Zuge einer Literaturrecherche wurden in Österreich Ca-reiche Eisen- und Stahlwerksschlacken, Müllverbrennungsschlacken sowie Holzaschen als potentiell geeignete Sekundärrohstoffe vorausgewählt und charakterisiert. Diese Stoffgruppen fallen jährlich im Ausmaß von insgesamt ca. 2,8 Mio. t an und könnten bei einem maximalen CO2-Bindungspotential von ca. 1,1 Mio. t CO2 etwa 1,5% der jährlichen CO2-Emissionen Österreichs mineralisch binden. An ausgewählten Proben einer Edelstahlschlacke, zwei verschiedenen Müllverbrennungs-Rostaschen sowie einer Holzasche (Rost- und Flugasche) wurden chemische (RFA, ICP-MS, TOC) und mineralogische Untersuchungen (XRD, EMPA, Raman Spektroskopie) durchgeführt. In den Edelstahlschlacken ist Calcium (Ø 30,8% CaO) vor allem in Calciumsilikaten (Alit, Larnit), Gehlenit, untergeordnet auch in Brownmillerit und Calciumchromit gebunden, Magnesium (Ø 6,9% MgO) vor allem in Magnesiowüstit. Ungünstig wirken sich der hohe Chrom-Gehalt und die schlechte Aufbereitbarkeit aus. Günstig hingegen ist die Zusammensetzung der in den Proben enthaltenen sekundärmetallurgischen Schlacken zu bewerten, in denen Calcium (53,6% CaO) vor allem im Aluminat Mayenit gebunden ist. In den untersuchten Müllverbrennungsschlacken ist Calcium (ca. 21% CaO) vorwiegend in Melilith und Glasphasen gebunden, untergeordnet auch in Wollastonit, Larnit, Plagioklas und Portlandit. Zudem können beträchtliche Mengen bereits karbonatisiert als Calcit oder Dolomit vorliegen. Magnesium tritt nur untergeordnet auf (ca. 3% MgO). Ähnliches gilt für die untersuchten Holzaschen: Bei einem höheren CaO-Gehalt von 27% ist der Großteil in Melilith bzw. seinem Mg-reichen Endglied Åkermanit gebunden, die Glasphase ist hingegen etwas Ca-ärmer.

KW - Karbonatisierung

KW - Stahlwerksschlacke

KW - Müllverbrennungsschlacke

KW - Holzasche

KW - Petrographie

KW - Mineralogie

KW - Geochemie

KW - mineral carbonation

KW - steel slag

KW - MSWI-ash

KW - wood ash

KW - petrography

KW - mineralogy

KW - geochemistry

M3 - Masterarbeit

ER -