Selektive Zitronensäurelaugung von LD - Schlacke: Optimierung der Reaktionsbedingungen und Säureregeneration

Research output: ThesisMaster's Thesis

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title = "Selektive Zitronens{\"a}urelaugung von LD - Schlacke: Optimierung der Reaktionsbedingungen und S{\"a}ureregeneration",
abstract = "Etwa 650.000 t LD - Schlacke fallen pro Jahr bei der Stahlherstellung in den {\"o}sterreichischen Stahlwerken der voestalpine an. Der {\"o}sterreichische Gesetzgeber beschr{\"a}nkt den Einsatz als Recyclingbaustoff im Stra{\ss}enbau in der bitumin{\"o}sen Binderschicht mit lebensdauerlanger Verantwortung des Herstellers. Diese Verantwortung gilt auch f{\"u}r m{\"o}gliche zuk{\"u}nftige Schadstoffe, die derzeit nicht ber{\"u}cksichtigt werden. Verfahrensalternativen zum Recycling der LD - Schlacke werden daher in unterschiedlichen Projekten des der K1 – MET Programmes betrachtet. In dieser Arbeit im Rahmen des Projektes 1.2 (Utilization of Metallurgical Slags) wird selektive Laugung mit Zitronens{\"a}ure untersucht, um die in der Schlacke enthaltenen eisenhaltigen Oxide (Magnesiow{\"u}stit, Ca- und Mg-Ferrite) mit der geringstm{\"o}glichen Menge an Phosphor, der nur in Dicalciumsilikat enthalten ist, zur{\"u}ckzugewinnen. Basierend auf der bekannten Testmethode f{\"u}r bioverf{\"u}gbaren Phosphor wurde Zitronens{\"a}ure auf ihr Potenzial als industrielles Laugungsmittel getestet. Im Literaturteil wurde auf LD - Schlacke, ihre produzierten Mengen, die Probleme einzelner Inhaltsstoffe auf ihre Weiterverwendung und auf selektive Laugung eingegangen. Auch die Herstellung von Zitronens{\"a}ure, sowie die Gewinnung von Phosphor aus den Eluaten wurden betrachtet. Im experimentellen Teil wurden an industrieller LD – Schlacke der voestalpine Stahl GmbH systematische Tests f{\"u}r optimale Auslaugungsbedingungen bez{\"u}glich Wasserbeladung der Schlacke, Auslaugzeit, Temperatur und pH - Wert durchgef{\"u}hrt. Auch kombinierte Mahlung und Laugung und eine Kombination mit Kohlens{\"a}ure war Gegenstand der Untersuchungen. Aufgrund des hohen S{\"a}ureverbrauchs lag besonderes Augenmerk auf der Regeneration der Zitronens{\"a}ure. Die Ergebnisse werden auf der Grundlage von Massenbilanzen unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des Inhaltsausbringens von Fe und P im R{\"u}ckstand pr{\"a}sentiert. Das Aufl{\"o}sen von Fe lie{\ss} sich fast g{\"a}nzlich vermeiden, allerdings l{\"o}st sich P noch nicht vollst{\"a}ndig (P Verbleib von 17,47 %). Die M{\"o}glichkeit der Regeneration der Zitronens{\"a}ure wurde nachgewiesen.",
keywords = "LD-Schlacke, Zitronens{\"a}ure, selektive Laugung, BOF- slag, citric acid, selective leaching",
author = "Georg Schinnerl",
note = "nicht gesperrt",
year = "2022",
language = "Deutsch",
school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

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TY - THES

T1 - Selektive Zitronensäurelaugung von LD - Schlacke

T2 - Optimierung der Reaktionsbedingungen und Säureregeneration

AU - Schinnerl, Georg

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Etwa 650.000 t LD - Schlacke fallen pro Jahr bei der Stahlherstellung in den österreichischen Stahlwerken der voestalpine an. Der österreichische Gesetzgeber beschränkt den Einsatz als Recyclingbaustoff im Straßenbau in der bituminösen Binderschicht mit lebensdauerlanger Verantwortung des Herstellers. Diese Verantwortung gilt auch für mögliche zukünftige Schadstoffe, die derzeit nicht berücksichtigt werden. Verfahrensalternativen zum Recycling der LD - Schlacke werden daher in unterschiedlichen Projekten des der K1 – MET Programmes betrachtet. In dieser Arbeit im Rahmen des Projektes 1.2 (Utilization of Metallurgical Slags) wird selektive Laugung mit Zitronensäure untersucht, um die in der Schlacke enthaltenen eisenhaltigen Oxide (Magnesiowüstit, Ca- und Mg-Ferrite) mit der geringstmöglichen Menge an Phosphor, der nur in Dicalciumsilikat enthalten ist, zurückzugewinnen. Basierend auf der bekannten Testmethode für bioverfügbaren Phosphor wurde Zitronensäure auf ihr Potenzial als industrielles Laugungsmittel getestet. Im Literaturteil wurde auf LD - Schlacke, ihre produzierten Mengen, die Probleme einzelner Inhaltsstoffe auf ihre Weiterverwendung und auf selektive Laugung eingegangen. Auch die Herstellung von Zitronensäure, sowie die Gewinnung von Phosphor aus den Eluaten wurden betrachtet. Im experimentellen Teil wurden an industrieller LD – Schlacke der voestalpine Stahl GmbH systematische Tests für optimale Auslaugungsbedingungen bezüglich Wasserbeladung der Schlacke, Auslaugzeit, Temperatur und pH - Wert durchgeführt. Auch kombinierte Mahlung und Laugung und eine Kombination mit Kohlensäure war Gegenstand der Untersuchungen. Aufgrund des hohen Säureverbrauchs lag besonderes Augenmerk auf der Regeneration der Zitronensäure. Die Ergebnisse werden auf der Grundlage von Massenbilanzen unter besonderer Berücksichtigung des Inhaltsausbringens von Fe und P im Rückstand präsentiert. Das Auflösen von Fe ließ sich fast gänzlich vermeiden, allerdings löst sich P noch nicht vollständig (P Verbleib von 17,47 %). Die Möglichkeit der Regeneration der Zitronensäure wurde nachgewiesen.

AB - Etwa 650.000 t LD - Schlacke fallen pro Jahr bei der Stahlherstellung in den österreichischen Stahlwerken der voestalpine an. Der österreichische Gesetzgeber beschränkt den Einsatz als Recyclingbaustoff im Straßenbau in der bituminösen Binderschicht mit lebensdauerlanger Verantwortung des Herstellers. Diese Verantwortung gilt auch für mögliche zukünftige Schadstoffe, die derzeit nicht berücksichtigt werden. Verfahrensalternativen zum Recycling der LD - Schlacke werden daher in unterschiedlichen Projekten des der K1 – MET Programmes betrachtet. In dieser Arbeit im Rahmen des Projektes 1.2 (Utilization of Metallurgical Slags) wird selektive Laugung mit Zitronensäure untersucht, um die in der Schlacke enthaltenen eisenhaltigen Oxide (Magnesiowüstit, Ca- und Mg-Ferrite) mit der geringstmöglichen Menge an Phosphor, der nur in Dicalciumsilikat enthalten ist, zurückzugewinnen. Basierend auf der bekannten Testmethode für bioverfügbaren Phosphor wurde Zitronensäure auf ihr Potenzial als industrielles Laugungsmittel getestet. Im Literaturteil wurde auf LD - Schlacke, ihre produzierten Mengen, die Probleme einzelner Inhaltsstoffe auf ihre Weiterverwendung und auf selektive Laugung eingegangen. Auch die Herstellung von Zitronensäure, sowie die Gewinnung von Phosphor aus den Eluaten wurden betrachtet. Im experimentellen Teil wurden an industrieller LD – Schlacke der voestalpine Stahl GmbH systematische Tests für optimale Auslaugungsbedingungen bezüglich Wasserbeladung der Schlacke, Auslaugzeit, Temperatur und pH - Wert durchgeführt. Auch kombinierte Mahlung und Laugung und eine Kombination mit Kohlensäure war Gegenstand der Untersuchungen. Aufgrund des hohen Säureverbrauchs lag besonderes Augenmerk auf der Regeneration der Zitronensäure. Die Ergebnisse werden auf der Grundlage von Massenbilanzen unter besonderer Berücksichtigung des Inhaltsausbringens von Fe und P im Rückstand präsentiert. Das Auflösen von Fe ließ sich fast gänzlich vermeiden, allerdings löst sich P noch nicht vollständig (P Verbleib von 17,47 %). Die Möglichkeit der Regeneration der Zitronensäure wurde nachgewiesen.

KW - LD-Schlacke

KW - Zitronensäure

KW - selektive Laugung

KW - BOF- slag

KW - citric acid

KW - selective leaching

M3 - Masterarbeit

ER -