TY - BOOK

T1 - Wissenschaftliche Untersuchung der thermochemischen Vorgänge im Flash-Reaktor

AU - Geier, Bernhard

N1 - gesperrt bis null

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Die Rezyklierung eisenhaltiger Reststoffe an einem Hüttenstandort wird oft durch Störstoffe limitiert oder gar unmöglich gemacht. Insbesondere der Eisen-Zink Verbund beschäftigt seit Jahren die Stahlhersteller. Durch den Einsatz von verzinkten Schrotten werden nicht unerhebliche Zinkfrachten in den Prozess der Stahlherstellung eingebracht. Um die dabei anfallenden Stäube auf die Hochofenroute rückzuführen, darf ein prozessabhängiger Grenzwert an Zink nicht überschritten werden. Gleichzeitig ist eine kostenneutrale oder gewinnbringende Entsorgung dieser zinkhaltigen Stäube erst ab einem Zinkgehalt ab ca. 20 % möglich. Da die meisten Stahlwerksstäube Zinkgehalte aufweisen die zwischen diesen Grenzen liegen, bleibt nur die Möglichkeit einer kostenintensiven externen Verwertungslösung. Der Flash-Reaktor bietet die Möglichkeit diese Stahlwerksstäube am Hüttenstandort in zwei vollkommen stofflich verwertbare Fraktionen zu separieren. Das gewonnene Eisen soll als Eisenoxid in der Hochofenroute, das wiedergewonnene Zink als Sekundärrohstoff zur Zinkherstellung eingesetzt werden. Möglich gemacht wird dies durch den RecoDust Prozess, welcher bei Temperaturen um 1700 °C Eisen und Zink durch selektive Verflüchtigung trennt. In der Reaktorkammer wird ausschließlich über einen Erdgas-Sauerstoffbrenner eine reduzierende Atmosphäre eingestellt. Der Staub wird mithilfe von reinem Sauerstoff über einen speziell entwickelten Staubeintrag direkt in die Brennerflamme gefördert, in Sekundenbruchteilen erfolgen die Aufschmelzung der Metalloxide und die selektive Reduktion. Alle nichtflüchtigen Bestandteile sammeln sich am Boden des Reaktors und werden über einen diskontinuierlichen Abstich abgezogen, während der Abgasstrom die flüchtigen Komponenten aus der Reaktorkammer führt. In der Nachverbrennung werden nicht vollkommen ausreagierte Bestandteile des Abgases und die metallisch vorliegenden Elemente nachverbrannt, aufoxidiert und anschließend die festen Bestandteile in einem Gewebefilter abgetrennt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den thermochemischen Vorgängen in der Reaktorkammer und mit der Weiterentwicklung der Pilotanlage. Es erfolgt eine detaillierte Auswertung der durchgeführten Schmelzkampagnen und eine versuchsreihenübergreifende Bewertung der Produkte.

AB - Die Rezyklierung eisenhaltiger Reststoffe an einem Hüttenstandort wird oft durch Störstoffe limitiert oder gar unmöglich gemacht. Insbesondere der Eisen-Zink Verbund beschäftigt seit Jahren die Stahlhersteller. Durch den Einsatz von verzinkten Schrotten werden nicht unerhebliche Zinkfrachten in den Prozess der Stahlherstellung eingebracht. Um die dabei anfallenden Stäube auf die Hochofenroute rückzuführen, darf ein prozessabhängiger Grenzwert an Zink nicht überschritten werden. Gleichzeitig ist eine kostenneutrale oder gewinnbringende Entsorgung dieser zinkhaltigen Stäube erst ab einem Zinkgehalt ab ca. 20 % möglich. Da die meisten Stahlwerksstäube Zinkgehalte aufweisen die zwischen diesen Grenzen liegen, bleibt nur die Möglichkeit einer kostenintensiven externen Verwertungslösung. Der Flash-Reaktor bietet die Möglichkeit diese Stahlwerksstäube am Hüttenstandort in zwei vollkommen stofflich verwertbare Fraktionen zu separieren. Das gewonnene Eisen soll als Eisenoxid in der Hochofenroute, das wiedergewonnene Zink als Sekundärrohstoff zur Zinkherstellung eingesetzt werden. Möglich gemacht wird dies durch den RecoDust Prozess, welcher bei Temperaturen um 1700 °C Eisen und Zink durch selektive Verflüchtigung trennt. In der Reaktorkammer wird ausschließlich über einen Erdgas-Sauerstoffbrenner eine reduzierende Atmosphäre eingestellt. Der Staub wird mithilfe von reinem Sauerstoff über einen speziell entwickelten Staubeintrag direkt in die Brennerflamme gefördert, in Sekundenbruchteilen erfolgen die Aufschmelzung der Metalloxide und die selektive Reduktion. Alle nichtflüchtigen Bestandteile sammeln sich am Boden des Reaktors und werden über einen diskontinuierlichen Abstich abgezogen, während der Abgasstrom die flüchtigen Komponenten aus der Reaktorkammer führt. In der Nachverbrennung werden nicht vollkommen ausreagierte Bestandteile des Abgases und die metallisch vorliegenden Elemente nachverbrannt, aufoxidiert und anschließend die festen Bestandteile in einem Gewebefilter abgetrennt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den thermochemischen Vorgängen in der Reaktorkammer und mit der Weiterentwicklung der Pilotanlage. Es erfolgt eine detaillierte Auswertung der durchgeführten Schmelzkampagnen und eine versuchsreihenübergreifende Bewertung der Produkte.

KW - Flash-Reaktor

KW - Reco-Dust

KW - Recycling von Stahlwerksstäuben

KW - Hüttenreststoffe

KW - Flash-Reactor

KW - Reco-Dust

KW - Recycling of steel mill dusts

KW - Steel mill resedues

M3 - Dissertation

ER -