Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Nachhaltige Produktion und Nutzung von Elektroofenschlacken aus dem Stahlherstellungsprozess durch metallurgische und aufbereitungstechnische Maßnahmen in Kombination mit einem neuartigen Kühlwasser-Reinigungsprozess

Ziel des Vorhabens ist die weitere Verbesserung der Qualität von Elektroofenschlacke hinsichtlich umweltrelevanter und physikalischer Aspekte sowie Neuentwicklung von Produkten. Dazu sollen die als erfolgversprechend angesehenen Arbeiten aus dem Vorgängerprojekt vertieft und auf eine breitere Basis gestellt werden (2 Stahlwerke mit unterschiedlichem Produktprofil).

Hierzu zählt beispielsweise eine metallurgische Behandlung durch Einbringen von Konditionierstoffen in die Schlacke an unterschiedlichen Prozessstellen zählt, wobei die Konditionierstoffe nicht gleichermaßen für Qualitäts- und Baustahlproduktion geeignet sind. Zudem sollen die Einflüsse unterschiedlicher Abkühltechniken im Pilotmaßstab im Schlackenbeet erprobt werden sowie der Einfluss der Qualität des Berieselungswassers im Schlackenbeet zur Abkühlung. Ergebnisse aus den Vorgängerprojekten wiesen zudem auf einen Einfluss des Metalls auf die Auslaugung gewisser Elemente hin, sodass nun auch nachgeschaltete Maßnahmen in der Aufbereitungstechnik entwickelt werden sollen.

Als völlig neuer Ansatz soll die Möglichkeit untersucht werden, ob die Elektroofenschlacke als Material für die Zementindustrie geeignet ist, um so teilweise eine Unabhängigkeit vom etablierten Markt zur erzeugen.

Das Verfahren ist von sehr hoher Relevanz für einen großen potenziellen Nutzerkreis. Dazu zählen einerseits die mit der Aufbereitung und Vermarktung beauftragten KMU, um keine weiteren Restriktionen der Anwendungsfelder zu erfahren. Für sie könnte sich mit der Zementindustrie ein neuer Markt erschließen, welcher besondere Anforderungen an die Abkühltechnik stellt, mit welcher in einem Elektrostahlwerk die Aufbereiter ab Kippstelle Schlackenbeet beauftragt würde. Andererseits öffnet sich für die KMU des Anlagenbaus ein neues Marktsegment bzw. wird die Erweiterung der bestehenden Geschäftsfelder durch den Bau und Vertrieb von Anlagen für die zu entwickelnde Prozesswasserreinigung ermöglicht.

Ergebniszusammenfassung:

Es konnten die Einflüsse der unterschiedlichen Sandqualitäten auf die Umweltverträglichkeit gezeigt werden, sodass sich daraus Ableitungen für die partizipierenden Stahlwerke, aber auch eine Übertragbarkeit auf weitere Stahlwerke, ergibt. Eine sichere Einhaltung der Klasse SWS-1 nach EBV konnte jedoch nicht erzielt werden, lediglich eine Verbesserung, sodass sicher SWS-2 eingehalten wird sowie ein Großteil der Parameter der SWS-1.

So ist bei Inkrafttreten der EBV zu 08/2023 nun sichergestellt, dass die EOS in gewisse Anwendungen des Verkehrswegebaus vermarktet werden darf. Dadurch können weiterhin die KMU aus dem Bereich der Schlackenaufbereitung, aber auch die zahlreichen Anwender, oft im Bereich der KMU darauf zugreifen.

Besonders positiv waren die Untersuchungen zur Entwicklung neuer Produkte aus EOS. Durch die betrieblich umgesetzte Sandbehandlung besitzt die EOS eine passende chemische Zusammensetzung, um diese größtenteils glasig erstarren zu lassen. Zudem zeigte dieses Produkt latent hydraulische Eigenschaften. So kann in der Zementindustrie der Portlandzement mit großem CO2 Fußabdruck substituiert werden.

Für die Behandlung von EOS-Kreislaufwasser wurde erfolgreich das entwickelte Behandlungsverfahren auf Basis der Adsorption eingesetzt, mit dem sich gelöste Elemente wie Molybdän bzw. Vanadium nahezu vollständig entfernen lassen. Zur direkten Nutzung der Ergebnisse durch Anwender und KMU Anlagenbauunternehmen wurde der Aufwand für den Betrieb des Verfahrens für einen exemplarischen Anwendungsfall erarbeitet.

Untersuchungen zur Einflussnahme auf das Eluat von EOS durch Einsatz von behandeltem Kreislauf- bzw. Frischwasser zeigten die Einsatzgrenzen auf. Grobstückige EOS, wie sie im Schlackebeet nach dem Abgießen vorliegt, kann durch eine gute Wasserqualität in Bezug auf die eluierten Stoffe nur bedingt positiv beeinflusst werden. Als Perspektive für die Anwendung der erzielten Ergebnisse wird die Behandlung von bereits gebrochener EOS gesehen.