TY - BOOK

T1 - Einsatzmöglichkeiten von Biomasse als Reduktionsmittel in metallurgischen Recyclingprozessen

AU - Griessacher, Thomas Michael

N1 - nicht gesperrt

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Die Arbeit befasst sich mit der Substitution fossiler Kohlenstoffträger durch alternative, CO2-neutrale, auf Biomasse basierende Reduktionsmittel in metallurgischen Recyclingprozessen. In diesem Zusammenhang wurde die Herstellung hochqualitativer Holzkohle und deren Nutzung in ausgewählten Anwendungsfällen untersucht. Dazu erfolgte zuerst die Ermittlung der Einflussparameter der Holzkohleherstellung auf deren Qualität und Quantität, wobei spezielles Augenmerk auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Reaktivität sowie spezifische Oberfläche zu legen war. Nach Auswahl der geeigneten Bedingungen zur Herstellung von Holzkohle, welche den metallurgischen Prozessanforderungen entspricht, wurde diese in zwei metallurgischen Technologien auf deren Einsatzpotenzial hin betrachtet. Im ersten untersuchten Prozess, dem Wälzverfahren, konnte das hohe Reduktionsvermögen von Holzkohle sowohl in Labor- wie auch großtechnischen Experimenten nachgewiesen werden, wobei sich auch keine sonstigen negativen Auswirkungen durch die Substitution von Petrolkoks mittels Holzkohle zeigten. Das Zink- und Bleiausbringen sowie der Energiehaushalt des Wälzrohres blieben unverändert und Ansatzbildungen, verursacht durch die Holzkohlenasche, waren ebenso nicht zu verzeichnen. Der zweite betrachtete Fall zur Anwendung von Holzkohle im Metallrecycling behandelt das Einblasen in die Stahlwerksschlacke des Elektrolichtbogenofens. Hier ergaben die Labor- sowie großtechnischen Versuche die im Vergleich zur Standardblaskohle, Petrolkoks, vollkommene Unbenetzbarkeit der Holzkohle. Dies verhinderte in weiterer Folge eine Schaumschlackenbildung aufgrund der dadurch unterbundenen Reaktionen zwischen dem Kohlenstoffträger und dem FeO der Schlacke. Somit ist in diesem speziellen Bereich der Einsatz CO2-neutraler Blaskohlen kaum realisierbar. Neben der Prüfung der Einsetzbarkeit von Holzkohle erfolgten zusätzlich Untersuchungen hinsichtlich einer Verwendung des Nebenproduktes der Verkohlung, des Pyrolysegases, als Reduktionsgas zur Aufarbeitung schwermetallhaltiger Reststoffe in einem Retortenverfahren. Auch hier lieferten experimentellen Untersuchungen vielversprechende Resultate und bewiesen dessen hohes Reduktionspotenzial.

AB - Die Arbeit befasst sich mit der Substitution fossiler Kohlenstoffträger durch alternative, CO2-neutrale, auf Biomasse basierende Reduktionsmittel in metallurgischen Recyclingprozessen. In diesem Zusammenhang wurde die Herstellung hochqualitativer Holzkohle und deren Nutzung in ausgewählten Anwendungsfällen untersucht. Dazu erfolgte zuerst die Ermittlung der Einflussparameter der Holzkohleherstellung auf deren Qualität und Quantität, wobei spezielles Augenmerk auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Reaktivität sowie spezifische Oberfläche zu legen war. Nach Auswahl der geeigneten Bedingungen zur Herstellung von Holzkohle, welche den metallurgischen Prozessanforderungen entspricht, wurde diese in zwei metallurgischen Technologien auf deren Einsatzpotenzial hin betrachtet. Im ersten untersuchten Prozess, dem Wälzverfahren, konnte das hohe Reduktionsvermögen von Holzkohle sowohl in Labor- wie auch großtechnischen Experimenten nachgewiesen werden, wobei sich auch keine sonstigen negativen Auswirkungen durch die Substitution von Petrolkoks mittels Holzkohle zeigten. Das Zink- und Bleiausbringen sowie der Energiehaushalt des Wälzrohres blieben unverändert und Ansatzbildungen, verursacht durch die Holzkohlenasche, waren ebenso nicht zu verzeichnen. Der zweite betrachtete Fall zur Anwendung von Holzkohle im Metallrecycling behandelt das Einblasen in die Stahlwerksschlacke des Elektrolichtbogenofens. Hier ergaben die Labor- sowie großtechnischen Versuche die im Vergleich zur Standardblaskohle, Petrolkoks, vollkommene Unbenetzbarkeit der Holzkohle. Dies verhinderte in weiterer Folge eine Schaumschlackenbildung aufgrund der dadurch unterbundenen Reaktionen zwischen dem Kohlenstoffträger und dem FeO der Schlacke. Somit ist in diesem speziellen Bereich der Einsatz CO2-neutraler Blaskohlen kaum realisierbar. Neben der Prüfung der Einsetzbarkeit von Holzkohle erfolgten zusätzlich Untersuchungen hinsichtlich einer Verwendung des Nebenproduktes der Verkohlung, des Pyrolysegases, als Reduktionsgas zur Aufarbeitung schwermetallhaltiger Reststoffe in einem Retortenverfahren. Auch hier lieferten experimentellen Untersuchungen vielversprechende Resultate und bewiesen dessen hohes Reduktionspotenzial.

KW - Biomasse

KW - Holzkohle

KW - Reduktionsmittel

KW - Metallrecycling

KW - biomass

KW - charcoal

KW - reducing agent

KW - metal recycling

M3 - Dissertation

ER -