Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Steigerung der Ressourceneffizienz metallurgischer Prozesse durch Agglomeration von Schlacken, Stäuben und Schlämmen mittels Stempelpressen

Die in den metallurgischen Prozessen der Metallerzeugung entstehenden Schlacken, Stäube und Schlämme werden heute überwiegend einer Nutzung zugeführt. Dennoch gibt es Qualitäten, die derzeit aufgrund ihrer Zusammensetzung und/oder physikalischen Eigenschaften schwer bis gar nicht wirtschaftlich genutzt, sondern deponiert werden.

Eine Agglomeration feiner Schlacken, Stäube und Schlämme zu Formlingen, Briketts bzw. Steinen, auch in Kombination mit Reduktionsmitteln zu einem selbstreduzierenden Agglomerat, ist ein entscheidender Schritt, um Verwertungswege für diese Materialien in pyrometallurgischen Bereichen zu erschließen. Eine wirtschaftliche Agglomeration dieser Materialien eröffnet neue Möglichkeiten zum internen und externen Recycling, kann den Bedarf an Deponieraum vermindern, dadurch Kosten senken und durch Verwertung der wertvollen Bestandteile der Agglomerate den Bedarf an primären Rohstoffen reduzieren.

Ziel des Projektes ist die innovative Herstellung von zementfreien Agglomeraten. Durch Ausnutzung der Stempelpresstechnologie mit ihren hohen Pressdrücken ergeben sich Vorteile für die Kinetik der thermodynamischen Prozesse innerhalb des Agglomerates. Im Gegensatz zu den klassischen Agglomerationsverfahren können auch geringere Jahresmengen (< 20.000 t/a) wirtschaftlich verarbeitet werden. Durch intelligente Rezepturentwicklung in Kombination mit zu Zement alternativen Bindern und der Adaption der Stempelpresstechnologie auf die Herstellung von selbstreduzierenden Agglomeraten wird der Bindemittelanteil verringert und somit eine Steigerung der wirtschaftlichen und ökologischen Effizienz beim Einsatz dieser Agglomerate in einem metallurgischen Aggregat erzielt.

Der Einsatz neuer Technologien und die damit verbundenen Investitionen in innovative Produktionsanlagen eröffnen auf wirtschaftlicher Seite für KMU-Unternehmen neue Marktpotentiale und tragen zur Entstehung neuer zukunftsträchtiger Arbeitsplätze bei.

Ergebniszusammenfassung:

Das Projekt konnte wichtige Erkenntnisse für die praxisnahe Steigerung der Ressourceneffizienz in der metallverarbeitenden Industrie liefern. Dafür wurde die Agglomeration von Schlacken, Stäuben und Schlämmen metallurgischer Prozesse durch die Innovative Anwendung einer Stempelpresse in Kombination mit spezifisch auf die Reststoffe zugeschnittene Rezepturen untersucht. Ein Versuchsplan, mit einem breiten Spektrum an praxisnahen Rezepturen mit verschiedenen Bindemitteln und Additiven in unterschiedlichen Anteilen, wurde zusammen mit dem projektbegleitenden Ausschuss erarbeitet, durchgeführt und ausgewertet.

Die Agglomerate konnten alle geforderten Eigenschaften erfüllen. Die hohen Festigkeitswerte sorgen für eine gute Lagerungs- und Transportierfähigkeit der Agglomerate, wodurch diese in industriellen Herstellungsrouten Verwendung finden können. Außerdem sorgen die selbst-reduzierenden Eigenschaften dafür, dass die verwendeten Reststoffe als kostengünstige, alternative Eisenquelle genutzt werden können. Auf Basis der ökologischen Bewertung des spezifischen CO2-Fußabdrucks der Agglomerate konnte außerdem abgeleitet werden, dass die ausgewählten Bindemittel weniger spezifische CO2-Emissionen verursachen und somit eine nachhaltigere Alternative zum Stand der Technik (zementgebunden) darstellen. Auch die Substitution von Roheisen durch den Einsatz der Agglomerate stellt eine nachhaltige Alternative dar.

Im Rahmen des Projekts konnte eine ökologisch und ökonomisch nachhaltige Prozessroute zur Agglomeration von Reststoffen ausgelegt werden, welche das flexible Agglomerieren diverser metallurgischer Reststoffen ermöglicht. Die Ergebnisse belegen die Funktionstüchtigkeit der alternativen Prozessroute mit guter Wiederholgenauigkeit. Die Agglomerate können in unterschiedliche Produktionsprozesse, z.B. in Stahlwerken oder Gießereien sowie auch nicht-metallurgischen Industrien, Anwendung finden und haben einen branchenübergreifenden Nutzen für den Industriestandort Deutschland.