Mineral processing technologies on biomass preparation for byproduct benefit in metallurgy

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Autoren

Abstract

Die vorliegende Dissertation beinhaltet einen Überblick über Biomasse mit dem Schwerpunkt auf Waldprodukte, vorwiegend Holz, und dessen Vorbereitung mittels mechanischer und thermischer Verarbeitungstechnologien. Außerdem wird eine Reihe von Experimenten mit drei spezifischen Biomassetypen beschrieben, nämlich mit Baumrinde, Waldresten und Holzspänen. Weiters wird ein thermodynamisches Model der Zinkoxid-Reduktion durch aus Biomasse hergestellte Biokohle vorgestellt. Die Arbeit ist in drei Teile eingeteilt, Theorie, Experimente und Carbothermisches Modell der Zinkreduktion. Im theoretischen Teil werden die Gesetzgebung über die Verwendung von Biomasse in Österreich und der Stand der Technik bei der Produktion von Biokohle aus Biomasse behandelt. Zusätzlich wird der rechtliche Rahmen für die Forstwirtschaft in Österreich vorgestellt und dessen Implikationen in der Holzgewinnung und -versorgung. Biomasse wird auch von einem physikochemischen Standpunkt beschrieben, insbesondere die Holzverkohlung. Außerdem werden unterschiedlichen wirtschaftlichen Aspekte der Biomasse diskutiert: Handel, Ressourcen, Preisgestaltung und Logistik. Zum Schluss wird die Pelletierung am Beispiel von kompaktierter Biomasse vorgestellt. Der experimentelle Teil umfasst Studien über unbehandelte und vorbehandelte Biomasse und die Produktion von Pellets mit thermisch vorbehandelter Biomasse und Lichtbogenofen-Staub. Baumrinde, Sägespäne und Holzspäne wurden als potentielle Ausgangsstoffe für den technischen Einsatz untersucht. Die Analyse setzte den Schwerpunkt auf die physikothermischen Eigenschaften: Partikelgrößenverteilung, Schüttdichte, Immediatanalyse, elementare und thermische Analyse. Holzspäne wurden für weiterführende Studien ausgesucht. Dabei wurden die Holzspäne unter inerter Atmosphäre verkohlt, vorbei Feuchte und flüchtige Bestandteile entweichen. Die auf diese Weise gewonnene Biokohle wurde mit Zinkoxid-haltigem Lichtbogenofen-Staub pelletiert. Aufgrund von Ressourcen- und Anlagen-Engpässen war die Bestimmung der Zinkoxid-Reduktion nicht möglich. Die Ergebnisse lassen erwarten, dass der theoretische Kohlenstoffgehalt in der Biokohle ausreicht, um Zink aus dem Zinkoxid-haltigen Lichtbogenofen-Staub zu reduzieren und wiederzugewinnen. Schließlich wurde die karbothermische Zinkoxid-Reduktion mittels thermodynamischer Grundlagen und Methoden analysiert. Dazu erfolgte die Ableitung der Beziehungen zwischen Temperatur, Druck und weiteren Prozessparametern sowie von Materialeigenschaften aus Grundprinzipien wie den Hauptsätzen der Thermodynamik. Die daraus erhaltenen Ergebnisse stimmen mit den experimentellen Ergebnissen und Betriebsbedingungen aktueller industrieller Prozesse überein.

Details

Titel in ÜbersetzungAufbereitung von Biomasse für den Einsatz in der Aufarbeitung von Nebenprodukten der Metallurgie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2016