Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Techno-ökonomische Analyse einer Absenkung des KCl-Gehalts im Schmelzsalz beim Al-Recycling

Die Al-Schrotte werden überwiegend in Drehtrommel- oder Kipptrommelofen verarbeitet. Beim Schmelzen wird unter einer Salzmischungsabdeckung gearbeitet. In Europa kommt üblicherweise eine Salzmischung aus 65-75 % NaCl und 25-30 % KCl mit Zusätzen von 2-3 % CaF2 verwendet. Im Zuge extrem gestiegener Kalium-Preise besteht ein ökonomisches Interesse an einer Reduzierung seines Anteiles im Schmelzsalz. Die Aufbereitung der Salzschlacke, deren Salzanteil ca. 55 % beträgt, erfolgt allgemein extern nasschemisch nach dem Löse-Kristallisationsverfahren und es muss kosteninsensiv KCL dem Recyclingsalz zugegeben werden. Z. Zt . Liegt das aktuelle Preisniveu von KCl um Faktor 2,5 über dem des Jahres 2005. Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von Aluminiumschrotten mit stark abgesenktem KCl-Gehalt im Schmelzsalzist ist zentrale Aufgabenstellung des hier vorgelegten Projektvorschlages. Diese Absenkung des KCl-Gehalts in der Salzmischung kann ohne Kapitalaufwand für Investitionen oder Umbauarbeiten realisiert werden. Die Absenkung des KCl-Gehalts in der Salzmischung kann damit die Wettbewerbsfähigkeit (direkt messbare Produktivitätserhöhung und Kostensenkung) der deutschen KMU verbessern helfen und in Folge vorhandenen Arbeitsplätzen sichern.Die Betrachtung der direkten finanziellen Effekte der Absenkung des KCl-Gehalts in der Salzmischung ergibt mindestens einen direkten Ertrag von 100. €/t (ca. 40 Mio €/a für Deutschland und ca. 135 Mio €/a für Europa). Eine Nutzung der angestrebten Forschungsergebnisse wird hauptsächlich in den Branchen Recycling, Rohstoffe, Werkstoffe/Materialien und, Verfahrenstech-nik/Anlagenbau erfolgen. Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts wird das IME das Verfahren durch die geplante Dissertation und diverse Fachaufsätze/Publikationen der deutschen Industrie öffentlich zugänglich zu machen. Es ist davon auszugehen, dass bei nachgewiesener Wirtschaftlichkeit die Umsetzung umgehen erfolgt, da keine Investitionsentscheidungen zu treffen sind.

Ergebniszusammenfassung:

Anhand der durchgeführten Versuche und der daraus generierten Daten kann bestätigt werden, dass der Einsatz KCI-reduzierter Schmelzsalze möglich ist. Sowohl leicht KCI-abgesenkte (80:20), als auch stärker abgesenkte KCI-Mischungen (90:10) erzielen unter Einsatz geeigneter Salzzusätze vergleichbare Schmelzausbeuten (hier ca. 99 %) wie die „herkömmliche" 70:30-Salzmischung. Darüber hinaus zeigten die Versuche, dass hierfür bereits kleine Zuschlagsmengen (1-2 Gew.%) CaF2 oder Na3AIF6¬ ausreichend sind. Geringere KCI-Gehalte sollten aufgrund der höheren Schmelztemperaturen, der erhöhten Viskosität und dem Bedarf größerer Zuschlagmengen vermieden werden.

Ferner konnte auf Grundlage der experimentellen Versuche gezeigt werden, dass eine KCI-Reduktion sich positiv auf das Verdampfungsverhalten des Salzes auswirkt. Folgerichtig könnten deutsche Schmelzwerke nicht nur von geringeren Einkaufpreisen profitieren (gegeben durch den geringeren KCI-Anteil), sondern ferner von verringerten Salzverlusten über die Gasphase profitieren und entsprechend Kosten einsparen. Diesen Einsparungen stehen leicht erhöhte Energiekosten gegenüber, die sich aus den erhöhten Schmelztemperaturen ergeben. Aus den intensiven Diskursen mit den Vertretern der Aluminiumindustrie ergab sich jedoch, dass die Prozesstemperaturen während des Schmelzprozesses schwankend sind und der Einfluss der Temperaturerhöhung auf die Betriebskosten als marginal einzuschätzen ist. Größere Bedeutung sind dagegen der eingebrachten Schrottqualität und der Badbewegung zuzusprechen. Ausbeuten werden durch eingetragene Verunreinigungen (organische Anhaftungen und oxidische Begleitelemente

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass ein Schmelz- bzw. Recyclingprozess mit KCI-reduzierten Salzmischungen ohne deutliche Einbußen der Ausbeute technisch möglich ist. Allerdings ist der Einsatz KCI-reduzierter Schmelzsalze maßgeblich an die Rohstoffpreise gekoppelt. Mit der Senkung des KCI-Preises hat die bearbeitete Thematik an Brisanz verloren.