TY - THES

T1 - Herstellung von Feuerfestmaterial aus Prozessschlacken der Kupfer- und Ferronickelindustrie

AU - Ernst, Daniel

N1 - gesperrt bis 13-05-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Die bei pyrometallurgischen Prozessen anfallenden Schlacken sind Nebenprodukte, die im Allgemeinen als Abfall bezeichnet werden. Viele davon gelten heutzutage nicht nur als Rückstände, sondern dienen als nützliche Nebenprodukte und zählen somit zu potenziellen sekundären Rohstoffquellen. Die jährliche Produktion metallurgischer Reststoffe beträgt mehr als eine Milliarde Tonnen, wobei über 64 Millionen Tonnen in der Ferronickel- und 50 Millionen Tonnen in der Kupferindustrie anfallen. Neben den ökologischen Aspekten stellen auch hohe Deponierungskosten sowie riesige Entsorgungsanlagen wesentliche Herausforderungen dar. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Herstellung von Feuerfestmaterial aus Schlacken der Kupfer- und Nickelindustrie. In erster Linie erfolgen thermodynamische Berechnungen für beide Oxidschmelzen bei unterschiedlichen Temperaturen und variablen Al2O3- sowie MgO-Beimengungen. Aus diesen Untersuchungen lassen sich anschließend Kenngrößen für empirische Versuche ermitteln. Die Analyse des Schmelzverhaltens zur Feststellung der charakteristischen Temperaturen der Schlacken mit unterschiedlichen Oxidzusätzen findet am Erhitzungsmikroskop von Hesse Instruments statt. Die darauffolgende Erzeugung von Feuerfestmassen aus FeNi-Schlacken wird am Standort der Firma RHI Magnesita in Leoben umgesetzt. Dabei kommen variierende Zusammensetzungen hinsichtlich Oxide, Binder und Zuschlagstoffe für die Ermittlung der physikalischen und chemischen Merkmale der geschmolzenen Mischungen aus Metalloxiden und Silikaten zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen, dass Magnesiumoxid zu höheren Temperaturbeständigkeiten als gleichwertige Aluminiumoxidzuschläge führen, sowie dass das Zumischen von Al2O3 die Erweichungstemperatur deutlicher erhöht als Bauxit- oder Schamotte-Additive. Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Feuerfestmassen sind letztendlich für industrielle Anwendungen angemessen. Diese Studie soll alles in allem die Nutzung von schmelzflüssigen Nebenprodukten in der Feuerfestindustrie analysieren mit der Zielsetzung, durch diverse Modifikationen der Schlacken die Deponiekapazitäten zu schonen und eine nachhaltige Nutzung zu gewährleisten.

AB - Die bei pyrometallurgischen Prozessen anfallenden Schlacken sind Nebenprodukte, die im Allgemeinen als Abfall bezeichnet werden. Viele davon gelten heutzutage nicht nur als Rückstände, sondern dienen als nützliche Nebenprodukte und zählen somit zu potenziellen sekundären Rohstoffquellen. Die jährliche Produktion metallurgischer Reststoffe beträgt mehr als eine Milliarde Tonnen, wobei über 64 Millionen Tonnen in der Ferronickel- und 50 Millionen Tonnen in der Kupferindustrie anfallen. Neben den ökologischen Aspekten stellen auch hohe Deponierungskosten sowie riesige Entsorgungsanlagen wesentliche Herausforderungen dar. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Herstellung von Feuerfestmaterial aus Schlacken der Kupfer- und Nickelindustrie. In erster Linie erfolgen thermodynamische Berechnungen für beide Oxidschmelzen bei unterschiedlichen Temperaturen und variablen Al2O3- sowie MgO-Beimengungen. Aus diesen Untersuchungen lassen sich anschließend Kenngrößen für empirische Versuche ermitteln. Die Analyse des Schmelzverhaltens zur Feststellung der charakteristischen Temperaturen der Schlacken mit unterschiedlichen Oxidzusätzen findet am Erhitzungsmikroskop von Hesse Instruments statt. Die darauffolgende Erzeugung von Feuerfestmassen aus FeNi-Schlacken wird am Standort der Firma RHI Magnesita in Leoben umgesetzt. Dabei kommen variierende Zusammensetzungen hinsichtlich Oxide, Binder und Zuschlagstoffe für die Ermittlung der physikalischen und chemischen Merkmale der geschmolzenen Mischungen aus Metalloxiden und Silikaten zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen, dass Magnesiumoxid zu höheren Temperaturbeständigkeiten als gleichwertige Aluminiumoxidzuschläge führen, sowie dass das Zumischen von Al2O3 die Erweichungstemperatur deutlicher erhöht als Bauxit- oder Schamotte-Additive. Die physikalischen Eigenschaften der hergestellten Feuerfestmassen sind letztendlich für industrielle Anwendungen angemessen. Diese Studie soll alles in allem die Nutzung von schmelzflüssigen Nebenprodukten in der Feuerfestindustrie analysieren mit der Zielsetzung, durch diverse Modifikationen der Schlacken die Deponiekapazitäten zu schonen und eine nachhaltige Nutzung zu gewährleisten.

KW - Refractory

KW - Ferronickel slag

KW - Residuals

KW - Recycling

KW - Copper slag

KW - Peirce-Smith converter

KW - Slags

KW - Feuerfestmaterial

KW - Ferronickelschlacke

KW - Reststoffe

KW - Recycling

KW - Kupferschlacke

KW - Peirce-Smith Konverter

KW - Schlacken

M3 - Masterarbeit

ER -