TY - THES

T1 - Recyclingpotenzial von Chrommagnesiasteinen der Kupfersekundärindustrie

AU - Prietl, Christoph Luis

N1 - gesperrt bis 02-09-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - In vielen Bereichen der Industrie fallen diverse Reststoffe an, die weltweit betrachtet aus Kosten- oder Aufwandsgründen einer Deponierung zugeführt werden. Seitens der Politik und weiteren Stakeholdern ist jedoch ein wachsendes Interesse an einem geschlossenem Rohstoffkreislauf bemerkbar. Dieser bietet nicht nur eine Verminderung der Deponiekapazitäten, sondern auch eine Einsparung an CO2 sowie die Schonung von Primärressourcen. Die Feuerfestindustrie stellt, unter anderem, hitzebeständige Ausmauerungen für verschiedensten Ofentypen her. Als größte Abnehmer gelten Metall-, Zement- und Glasereibetriebe. Nach der Ofenreise von mehreren Wochen bis hin zu einem Jahrzehnt fällt dabei Ofenausbruch mit einem weit gefächerten Spektrum an Elementen an. Der weitere Verlauf, vor allem in den Dritte-Welt-Ländern, ist die einfache Deponierung dieser verbrauchten Erzeugnisse. Da jedoch die Zusammensetzung dieser Erzeugnisse weitgehend bekannt ist, können wenig bis kaum verschmutzte Steine Primärrohstoffe zum Teil substituieren, wie es in vielen Industrienationen bereits Stand der Technik ist. Als große Problematik stellen sich hierbei jedoch die stark mit Schmelze und Schlacke infiltrierten Steine heraus. Diese enthalten metallische, aber auch oxidische Bestandteile, die eine Kreislaufführung stören, entweder durch eine Qualitätsminderung oder Umweltbelastungen. Es ist daher nicht möglich, diesen Ausbruch durch einfache mechanische Aufbereitungsverfahren und Zugabe zur Primärproduktion von Feuerfeststeinen zu verwerten, sondern es müssen alternativen Recyclingmethoden für die Feuerfestindustrien zum Einsatz kommen, um der ¿Circular Economy¿ gerecht zu werden. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von verbrauchten Feuerfeststeinen der Kupferindustrie, welche von der RHI magnesita GmbH zur Verfügung gestellt werden. Mit Hilfe von hydrometallurgischen Methoden, genauer einer Laugung mit Schwefelsäure, des zuvor zerkleinerten Materials lassen sich Schadelemente abtrennen, sodass Grenzwerte eingehalten werden können. Im ersten Schritt liegt die Findung von idealen Prozessparameter, anhand eines stark infiltrierten Steines, im Fokus, welche sich im Anschluss auf die restlichen zu untersuchenden Erzeugnisse anwenden lassen. Durch eine anschließende Filtration erfolgt eine Trennung von Filtrat und Rückstand, die einerseits durch ein Atomemissionsspektrometer mit mikrowelleninduziertem Plasma und andererseits mittels Rasterelektronenmikroskop untersucht und analysiert werden. Somit ist die Anwesenheit der einzelnen Elemente ermittelbar und die Wirksamkeit dieser Versuchsreihe dargestellt.

AB - In vielen Bereichen der Industrie fallen diverse Reststoffe an, die weltweit betrachtet aus Kosten- oder Aufwandsgründen einer Deponierung zugeführt werden. Seitens der Politik und weiteren Stakeholdern ist jedoch ein wachsendes Interesse an einem geschlossenem Rohstoffkreislauf bemerkbar. Dieser bietet nicht nur eine Verminderung der Deponiekapazitäten, sondern auch eine Einsparung an CO2 sowie die Schonung von Primärressourcen. Die Feuerfestindustrie stellt, unter anderem, hitzebeständige Ausmauerungen für verschiedensten Ofentypen her. Als größte Abnehmer gelten Metall-, Zement- und Glasereibetriebe. Nach der Ofenreise von mehreren Wochen bis hin zu einem Jahrzehnt fällt dabei Ofenausbruch mit einem weit gefächerten Spektrum an Elementen an. Der weitere Verlauf, vor allem in den Dritte-Welt-Ländern, ist die einfache Deponierung dieser verbrauchten Erzeugnisse. Da jedoch die Zusammensetzung dieser Erzeugnisse weitgehend bekannt ist, können wenig bis kaum verschmutzte Steine Primärrohstoffe zum Teil substituieren, wie es in vielen Industrienationen bereits Stand der Technik ist. Als große Problematik stellen sich hierbei jedoch die stark mit Schmelze und Schlacke infiltrierten Steine heraus. Diese enthalten metallische, aber auch oxidische Bestandteile, die eine Kreislaufführung stören, entweder durch eine Qualitätsminderung oder Umweltbelastungen. Es ist daher nicht möglich, diesen Ausbruch durch einfache mechanische Aufbereitungsverfahren und Zugabe zur Primärproduktion von Feuerfeststeinen zu verwerten, sondern es müssen alternativen Recyclingmethoden für die Feuerfestindustrien zum Einsatz kommen, um der ¿Circular Economy¿ gerecht zu werden. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von verbrauchten Feuerfeststeinen der Kupferindustrie, welche von der RHI magnesita GmbH zur Verfügung gestellt werden. Mit Hilfe von hydrometallurgischen Methoden, genauer einer Laugung mit Schwefelsäure, des zuvor zerkleinerten Materials lassen sich Schadelemente abtrennen, sodass Grenzwerte eingehalten werden können. Im ersten Schritt liegt die Findung von idealen Prozessparameter, anhand eines stark infiltrierten Steines, im Fokus, welche sich im Anschluss auf die restlichen zu untersuchenden Erzeugnisse anwenden lassen. Durch eine anschließende Filtration erfolgt eine Trennung von Filtrat und Rückstand, die einerseits durch ein Atomemissionsspektrometer mit mikrowelleninduziertem Plasma und andererseits mittels Rasterelektronenmikroskop untersucht und analysiert werden. Somit ist die Anwesenheit der einzelnen Elemente ermittelbar und die Wirksamkeit dieser Versuchsreihe dargestellt.

KW - refractory material

KW - copper secondary industry

KW - copper production

KW - hydrometallurgy

KW - Feuerfestmaterial

KW - Kupfersekundärindustrie

KW - Hydrometallurgie

KW - Kupferherstellung

M3 - Masterarbeit

ER -