Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der mineralischen Bindung von Vanadium in Elektroofenschlacken auf das Auslaugverhalten

Forschungsziel:

Ziel des Vorhabens ist es, einen umfassenden Kenntnisstand über die Zusammenhänge zwischen der mineralischen Bindung und der Auslaugbarkeit des Vanadiums in Elektroofenschlacken zu erhalten. Damit soll eine Basis dafür geschaffen werden, mittels metallurgischer Maßnahmen die Schlacken so zu behandeln, dass die Vanadiumauslaugbarkeit deutlich und langfristig gesenkt wird. Dadurch würde sich die Qualität der EOS hinsichtlich der Umwelteigenschaften verbessern und eine gute Vermarktbarkeit gesichert werden.

Lösungsweg und angestrebte Ergebnisse:

Es sollen acht EOS hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Mineralogie und Auslaugung untersucht werden. Der Mineralbestand der EOS wird sowohl röntgenografisch als auch mittels der Elektronenstrahlmikroanalyse bestimmt. Es sollen Mineralphasen identifiziert werden, in denen Vanadium enthalten ist. Mittels sequentieller Extraktion können Aussagen zur Mobilisierbarkeit des Vanadiums getroffen werden. Elutionsversuche mit verschiedenen Verfahren sollen aufdecken, welchen Zusammenhang es zwischen der Mineralbindung und dem Auslaugverhalten gibt. Schmelzversuche im Labormaßstab sollen zeigen, ob durch Variation der Abkühlungsrate oder Veränderung der chemischen Zusammensetzung durch Zugabe von Konditionierungsmitteln die Zusammensetzung der abgekühlten Schlacke so modifiziert werden kann, dass das Vanadium mineralisch fester gebunden wird und dadurch weniger wasserlöslich ist.

Nutzen für KMU:

Sind die mineralischen Bindungsformen und ihre Bedeutung für die Vanadiumauslaugung bekannt, könnten Maßnahmen ergriffen werden, um die Löslichkeit des Vanadiums zu verringern. Durch eine dauerhafte Reduzierung der Vanadiumauslaugung können die guten Umwelteigenschaften der EOS noch deutlich verbessert werden und somit die Einstufung in die Klasse 1 der EBV ermöglichen. Die Wettbewerbsfähigkeit der Schlackenaufbereiter und -vermarkter (KMU) würde dadurch gesichert und eventuell auch über das heutige Niveau hinaus gesteigert.

Ergebniszusammenfassung:

Ziele des Forschungsvorhabens waren einerseits, den Kenntnisstand über die Zusammenhänge zwischen der mineralischen Bindung und der Auslaugbarkeit des Vanadiums in Elektroofenschlacken zu erweitern und andererseits Möglichkeiten zur Reduzierung der Vanadiumauslaugbarkeit aufzuzeigen. An ausgewählten Schlacken wurde die chemische Zusammensetzung, die Auslaugbarkeit (Schüttelverfahren 10:1 und 2:1, ausf. Säulenversuch, Versuche zur maximalen Verfügbarkeit) sowie die Mineralogie (mittels XRD und EMS) untersucht. In Schmelzversuchen im Labormaßstab wurden metallurgische Maßnahmen erprobt, die zum Ziel hatten, die Mineralogie der Schlacken dahingehend zu beeinflussen, dass Vanadium stärker gebunden und seine Freisetzung reduziert wird. Die Ergebnisse zeigen, dass Vanadium als Begleitelement in nahezu allen Mineralphasen auftritt. Seine Freisetzung wird jedoch vorrangig durch das Anlösen des leichtlöslichen Larnits gesteuert. Durch eine schnelle Abkühlung der Schlackenschmelze und noch effektiver durch die Zugabe von SiO2 konnte die Mineralogie der EOS dahingehend modifiziert werden, dass der Anteil des Larnits zugunsten anderer, deutlich stabilerer Silikate verringert wurde. Die Vanadiumfreisetzung konnte durch diese Maßnahmen reduziert werden.