Verbundprojekt Waelue: Ganzheitliche Wertstoffgewinnung aus Wälzschlacken; Teilprojekt 1: Analyse und Schmelzreduktion von Wälzschlacke, Gesamtprozessbewertung

Abstract

Das Projekt Waelue zielte darauf ab, das Wertstoffpotential aus Wälzschlacken ganzheitlich zu nutzen. Insbesondere beim Recycling von verzinkten Stahlschrotten, z.B. aus der Automobilindustrie, fallen schwermetallhaltige Flugstäube (Zink, Eisen, oft auch Blei) an. Diese Flugstäube können mit weiteren zinkhaltigen Reststoffen im Wälzverfahren verhüttet werden. Hierbei können ca. 90 % des enthaltenen Zinks zurückgewonnen werden. Eisen und weitere Nebenbestandteile werden in die sogenannte Wälzschlacke überführt. Pro Tonne des Flugstaubs werden im Wälzprozess ca. 650 kg Wälzschlacke erzeugt (ca. 2 Mio. t/Jahr weltweit). Eine weitere Nutzung der sehr eisenreichen Wälzschlacke ist aufgrund der Schwermetallgehalte (Zink und oft auch Blei) problematisch. Aus diesem Grund wird die Wälzschlacke aktuell deponiert und das hohe Wertstoffpotential bleibt bislang ungenutzt. In dem Projekt Waelue, Teilprojekt 1, wurde die Wälzschlacke charakterisiert, ein Verhüttungsprozess wurde entwickelt und ökonomisch und ökologisch bewertet. Der Verhüttungsprozess wurde mit thermochemischen Berechnungen sowie Versuchen im Labor- und Pilotmaßstab ausgelegt und optimiert. Die Wälzschlacke wird bei 1450°C unter Zugabe von Siliciumdioxid als Schlackebildner und Petrolkoks als Reduktionsmittel verhüttet. In der Verhüttung entstehen als Produkte manganreiches Roheisen, ein zinkreicher Flugstaub sowie eine oxidische Schlacke. Diese Schlacke wird in einem weiteren Schritt oxidiert, um den Schwefelgehalt zu senken. Der optimierte Verhüttungsprozess (Waelue-Prozess) ermöglicht die Rückgewinnung von über 85 % des Eisens sowie eine nahezu vollständige Verflüchtigung des Zinks. Der zurückgewonnene Zinkoxidstaub kann hydrometallurgisch weiter aufkonzentriert werden. Die Produktschlacke ist als umweltfreundlicher Ersatzbaustoff geeignet. Wenn die Verhüttung in einem elektrisch beheizten Plasmaofen durchgeführt wird, sind die Kohlenstoffdioxid-Emissionen des Waelue-Prozesses pro Tonne Roheisen mit dem aktuellen Stand der Technik der Roheisenerzeugung vergleichbar. Das im Rahmen des Waelue-Projekts gewonnene technische Wissen lässt sich - abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Materials - auch auf andere Schlacken und Reststoffe übertragen. Das Waelue-Projekt entwickelte ein praktikables pyrometallurgisches Verfahren, das den Abfallstoff Wälzschlacke in wertvolle Produkte umwandelt und so Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit fördert.