Physical-Chemical Processing of LD-Slags

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

In der vorliegenden Forschungsarbeit wurden physikalische Trenntechniken zur Abreicherung des in LD-Stahlwerksschlacken enthalten Phosphoranteils untersucht. Der Eisengehalt in LD-Schlacken beträgt etwa 25 %, jedoch stellt das darin ebenfalls enthaltene Diphsophorpentoxyd (P2O5) mit Gehalten um 1 % eine massive Beschränkung für den Wiedereinsatz im Stahlherstellungsprozess dar. Alle Anstrengungen, durch klassische Aufbereitungsprozesse wie Magnetscheidung oder Flotation eine Trennung der phosphorhaltigen von den eisenreichen Phasen zu erzielen, waren bislang nicht ausreichend trennwirksam. Auflichtmikroskopie enthüllte die äußerst feine, in Wurmstruktur vorliegende Verwachsung der vorliegenden Phasen als Grund für den ungenügenden Trennerfolg. Die aufbereitungstechnische Rohgutanalyse mit lichtoptischer und durch energiedispersive Elementanalyse unterstützte Rasterelektronenmikroskopie in Merkmalsklassen zeigte auf, dass der aufbereitungstechnisch relevante Phasenbestand aus Freikalk, Dicalciumsilikat (C2S), metallischem Eisen, Mg-Wüstit und Kalzium /Aluminium-Ferriten mit einer weiten Variabilität der Zusammensetzung aufgebaut ist, wobei Phosphor einzig in der Gitterstruktur von Dicalicumsilikat zu finden ist. Um das Phasengemenge auf den nachfolgenden Sortierschritt bestmöglich vorzubereiten, wurde eine Konditionierstufe entwickelt, die die Verwachsungsverhältnisse unter Ausnutzung des hydraulischen Verhaltens von C2S verändert. Die Konditionierstufe erfolgt dabei in einem Autoklav bei erhöhtem CO2-Druck und Raumtemperatur, um die Hydratation zu beschleunigen. Durch die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen wird die phosphorführende Phase aus den Körnern gelöst, und als Folge des CO2-Partialdrucks in Kalkstein- und Silikatphasen an der Oberfläche der Körner wieder ausgefällt. Nach einer mechanischen Reibebehandlung erweist sich die Magnetscheidung in einem weiten Bereich von Flussdichteinstellungen als trenneffizienter Sortierprozess, um die diamagnetischen phosphorreichen Phasen von den ferro- und paramagnetischen Oxyden zu trennen. Die Ergebnisse der Versuchstätigkeit am Matrixscheider des Lehrstuhls für Aufbereitung und Veredlung zeigten, dass sich bei einer Hintergrundflussdichte von 0,4 Tesla die Trennbedingungen für ein optimiertes Eisenausbringen im Magnetprodukt von 75 % bei gleichzeitiger Halbierung des Diphsophorpentoxydgehaltes auf 0,54 % finden lassen.

Details

Titel in ÜbersetzungPhysikalisch-chemische Aufbereitung von LD-Schlacken
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2019