A New Process for Production of Cement Clinker from Steelmaking Slags

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Metallurgische Nebenprodukte

A New Process for Production of Cement Clinker from Steelmaking Slags

Holger Wulfert, Horst Michael Ludwig, Gerald Wimmer and Alexander Fleischanderl

During typical LD (BOF) converter steel making about 120 kg of slag are produced per tonne of steel tapped. Conventional ways of utilization of these slags for the construc- tion business or fertilizers are becoming less and less economically attractive due to stricter environmental regulations, decreasing market volume and decreasing prices.

Furthermore, the typical way of processing the slag by simple pouring and cooling on the slag yard is for several steel plants no longer acceptable as it generates dust emissions, causes iron and energy losses and requires a lot of land. Hence, economically more attractive ways to market the slag, as well as closed processes for slag modification and handling that minimize dust emissions and footprint are required. A promising approach in this direction developed by Loesche, Primetals Technologies and partners is a modification of the LD slag in such a way that it can be used as a highly hydraulic active cement clinker substitute.

This modification further allows recovery of almost the entire metallic content of the slag. A three-step process is used, in the first step the iron oxides in the slag are recovered in a reducing atmosphere and the clinker standard of the slag is adjusted. This is done by coal injection and electrical heating.

In the second step the modified liquid slag is solidified in such a way that a considerable mass percentage of alite is formed. This alite leads to pronounced hydraulic properties of the slag, allowing the use of the modified slag as cement clinker substitute. In the last step the solid slag is ground and the remaining iron content is recovered. In this contribution a detailed description of the process itself including mass, energy and CO₂ balances will be presented as well as results from testing and first layouts for a typical plant.

Finally an economical evaluation of the entire process will be presented and discussed in detail.

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Ein neuer Prozess zur Herstellung von Zementklinker aus Konverterschlacke (LDS)

bei gleichzeitiger Metallrückgewinnung

Holger Wulfert, Horst Michael Ludwig, Gerald Wimmer und Alexander Fleischanderl

1. Einführung ...272

2. Prinzipielles zur Schlacken-Modifikation ...273

3. Prozess zur Herstellung einer Schlacke mit höheren Gebrauchswerteigenschaften ...275

4. Wirtschaftlichkeit des Prozesses ...279

5. Reduzierung von CO₂-Emissionen ...280

6. Zusammenfassung ...280

7. Literatur ...280 Während der typischen Stahlproduktion in einem LD-Konverter fallen pro produzierter Tonne Stahl etwa 120 kg Schlacke an. Die herkömmliche Verwendung dieser Schlacke in der Bauanwendung oder als Dünger wird zunehmend wirtschaftlich uninteressan- ter aufgrund der strengeren Umweltauflagen, abnehmenden Marktvolumina und der fallenden Erlöse.

Bild 1: Einfaches Ausgießen der LD Schlacke zur Abkülhlung im offenen Schlackenbeet

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Außerdem ist das einfache Ausgießen und Kühlen auf dem Gelände der Stahlwerke für einige Stahlproduzenten nicht mehr akzeptabel, weil durch diese Vorgehensweise Staub emittiert wird, noch enthaltendes Eisen und Energie verloren gehen und außerdem ver- gleichsweise große Flächen erforderlich sind. Daher ist es wirtschaftlich attraktiver, die Schlacke in einem geschlossenen Prozess zu modifizieren und zu handhaben. Dadurch lassen sich die Staubemissionen und der Geländebedarf verringern. Die Entwicklung von Loesche, Primetals Technologies und Partner stellt hierfür einen vielversprechenden Ansatz dar, bei dem die Schlacke so modifiziert wird, dass sie hydraulisch aktiv wird und als Ersatz für Portlandzementklinker verwendet werden kann.

Diese Modifizierung der Schlacke ermöglicht die Rückgewinnung fast der gesamten, in der Schlacke noch enthaltenden Metalle. Es ist ein Prozess in drei Schritten erforderlich.

Im ersten Schritt wird das in der Schlacke enthaltende Eisenoxid reduziert und dabei die Schlacke chemisch auf die angestrebte Klinkerzusammensetzung eingestellt. Das wird erreicht durch Kohleinjektion und elektrischer Aufheizung. Das flüssige Eisen wird aus dem Pfannenofen abgestochen und der Wiederverwendung im Stahlwerk zugeführt.

Im zweiten Schritt wird diese modifizierte Schlacke so zum Erstarren gebracht, dass ein erheblicher prozentualer Anteil an Alit gebildet wird. Dieser auskristallisierte Alitanteil führt zu den guten hydraulischen Eigenschaften der modifizierten Schlacke und ermöglicht so die Substitution von Zementklinker. Im letzten Schritt wird die erstarrte Schlacke gemahlen und damit das noch eingebundene Eisen freigesetzt. Dieser Beitrag beschreibt den Prozess einschließlich der Massen-, Energie- und CO₂-Balance sowie die Ergebnisse der durchgeführten Tests und das erste Layout für ein typisches Produktionswerk.

Abschließend erfolgt eine erste ökonomische Bewertung mit Diskussion über den gesamten Prozess.

1. Einführung

In einem typischen, integrierten Stahlwerk werden pro Tonne Stahl mehr als 400 kg Schlacke erzeugt (Bild 2). Heutzutage wird fast die gesamte produzierte Hochofen- schlacke nassgranuliert und unter dem Begriff Hüttensand in der Bindemittelindustrie als latent-hydraulisches Kompositmaterial eingesetzt. In einem integrierten Stahlwerk macht Konverterschlacke (LDS/BOF) ungefähr ein Drittel der insgesamt anfallenden Schlacken aus. Für die Nutzung dieses Schlackeanteils existiert bis heute keine tech- nische Lösung, um daraus ein Material mit höherem Gebrauchswert herzustellen.

Die konventionellen Wege der Nutzung von LD-Schlacken, wie die Verwendung im Straßenbau oder als Düngemittel wird in zunehmenden Maße ökonomisch unattrak- tiver; dies resultiert aus der immer restriktiveren Umweltbestimmungen, steigenden Qualitätsforderungen, fallenden Preisen und damit sinkender Verwendung im Markt.

Darüber hinaus entsteht bei der heute üblichen Behandlung der flüssigen Schlacke, d.h. beim Vergießen und Kühlen in offenen Schlackebeeten, eine beträchtliche Stau- bemission und ein vollständiger Verlust des Wärmeinhaltes der heißen Schlacke, so dass man von keiner positiven Bilanz in stofflicher und energetischer Sicht sprechen kann. Ein innovativer Weg für die Modifikation der flüssigen Schlacke, um einerseits

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den Metallinhalt zurück gewinnen zu können und andererseits die Nutzung der modifizierten Schlacke in der Baustoffindustrie zu gewährleisten, wurde von der LOESCHE GmbH und Primetals Technologies entwickelt.

Integrierte Strahlerzeugung Roheisengewinnung

Hochofen

280 kg Schlacke pro Tonne Roheisen

1.500 ºC

Stahlerzeugung

Konverter

Sekundärmetallurgie

Pfannenofen

Strangguss

Stranggießanlage

120 kg Schlacke pro Tonne Rohstahl

1.650 ºC

10 kg Schlacke pro Tonne Stahl

1.600 ºC

Bild 2: Typische Mengen und Temperaturen von Schlacken in einem integrierten Stahlwerk, in dem insgesamt mehr als 400 kg Schlacke pro Tonne Stahl entsteht

Beim Einschmelzen von Schrott in Lichtbogenöfen hat Schlacke (EAF-Schlacke) eine ähnliche Zusammensetzung wie Konverterschlacke und kann auf gleichem Wege modifiziert werden. Es kann möglich sein, dass weitere Materialien hinzu gegeben werden müssen, um Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung der Schlacke zu kompensieren. In den folgenden Ausführungen werden ausschließlich Ergebnisse der Untersuchungen auf Basis von Konverterschlacken präsentiert. Die meisten grundsätz- lichen Ergebnisse gelten auch für EAF-Schlacken, wenn sie nach dem im Folgenden diskutierten Verfahren behandelt werden.

2. Prinzipielles zur Schlacken-Modifikation

Die Loesche GmbH und ihre Partner entdeckten, dass die Konverterschlacke dahin- gehend modifiziert werden kann, dass ein beträchtlicher Gehalt von Tri-Kalzium- Silikat (Alit, C3S) entsteht, welches der Hauptbestandteil von Zementklinker ist, der sich nach einem Reduktionsprozess während der Abkühlungsphase bildet [3, 4]. Die modifizierte LDS besitzt durch den hohen Gehalt des sich bildenden Alits, ausgeprägte hydraulische Eigenschaften und kann als Kompositmaterial in der Zementindustrie verwendet werden. Alit kann sich in beträchtlichem Umfang bilden, weil sich durch die Reduktion der Fe-Oxide die chemische Zusammensetzung verändert und sich damit ein Kalkstandard einstellt, der in der folgenden Gleichung beschrieben ist:

KSt = 95 < 100 • CaO < 105

2,80 • SiO₂ + 1,1 • Al₂O₃ + 0,7 • Fe₂O₃

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Der KSt muss bevorzugt im Bereich zwischen 95 und 105 liegen, damit sich mit Sicherheit eine hohe Menge Alit bildet. Die Modifikation der Schlacke erfolgt unter reduzierenden Bedingungen in einem Lichtbogenofen. Kohlenstoff wird eingeblasen und reduziert Fe-haltige Phasen zu elementarem Eisen. Das zurückgewonnene Ei- sen kann dann direkt wieder in flüssiger Form im Stahlwerk verwendet werden und den Ertrag in einem typischen integrierten Stahlwerk um etwa 2 % verbessern. Im Bild 3 sind Alitkristalle dargestellt, die aus einer derart modifizierten Schlacke stammen.

Metall ->

Belit ->

Metall ->

Alit

Bild 3: Große Alit-Kristalle (C3S) aus einer modifizierten LD-Schlacke

Es wurden LD-Schlacken von mehreren europäischen Stahlwerken untersucht. In Tabelle 1 werden die Werte aus einem deutschen Stahlwerk als Beispiel gezeigt. Die Schlacken wurden modifiziert, kristallisierten anschließend aus und wurden in diesem Zustand detaillierten Analysen unterzogen. Aus allen untersuchten und modifizierten Schlacken konnte eine neue hydraulisch aktive Schlacke mit hohem Gehalt an Alit hergestellt werden. Die Hauptphasen der LD-Schlacke, vor und nach der Modifikati- on, werden im Bild 4 gezeigt. Die im Bild 4 dargestellten Phasenbildungen nach der Modifikation weisen Gehalte von 66 % Alit und 10 % Belit aus und übertreffen damit in geringem Maße den Standard von normalem Zementklinker.

Bild 4:

Typische Phasenzusammen- setzung der originalen LDS im Vergleich zur modifizierten LDS

0 20 40 60 80

Alit (C3S) Belit (C2S) C3A C4AF Amorph Anteil

Ma.-%

Original Schlacke Modifizierte Schlacke Standard Klinker

66

10 5

1

12

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Metallurgische Nebenprodukte Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung einer typischen LDS vor und nach der Modifikation

SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO MnO P₂O₅ CaO_free KSt

%

Originale LD-Schlacke 13,9 1,7 28,8 42,7 3,3 5,2 1,1 4,2 70,1

Modifizierte Schlacke 19,6 2,7 2,7 62,3 3,4 3,9 1,1 2,1 104,3

Der hohe Anteil an Alit führt zu guten hydraulischen Eigenschaften und liefert einen signifikanten Beitrag zur Druckfestigkeit von Mörtel (Bild 5). Die Werte zeigen, dass die modifizierten Schlacken von Beginn an einen Beitrag zur Ausbildung der Druck- festigkeit liefern. Die 28d-Festigkeit ist sogar höher als die des aus 100 % Referenzze- ment hergestellten Referenzmaterials. Die Originalschlacke liefert keinen Beitrag zur Festigkeitsbildung und ist vergleichbar mit den Mörtelproben, die mit Inertmaterial (SiO₂) hergestellt wurden.

3. Prozess zur Herstellung einer Schlacke mit höheren Gebrauchswerteigenschaften

Der komplette Prozess der Umwandlung von LDS in ein Zementklinker-Substitut besteht aus drei Stufen:

Stufe 1: Modifikation der flüssigen Schlacke durch einen Reduktionsprozess und Metall-Rückgewinnung

Stufe 2: Kühlung und Kristallisation

Stufe 3: Mahlung auf Zementfeinheit und Abtrennung des restlichen Metallgehaltes.

Der Modifikationsprozess der Schlacke ähnelt dem Zero-Waste-Prozess von Prime- tals Technologies [1, 2]. Ein Reaktionsgefäß, vergleichbar mit einem Lichtbogenofen, kommt für die erste Prozessstufe zum Einsatz. Dieses Gefäß gibt die Möglichkeit einer kontinuierlichen Chargierung der flüssigen Ausgangsschlacke, bei gleichzeitiger Ein- blasung von Kohlenstoff zur Reduktion und Zuführung von Wärme durch getauchte

Bild 5:

Druckfestigkeit für Mörtel mit Referenzzement im Vergleich zu den Proben mit Zusätzen von modifizierter Schlacke

0 15 30 45 60 75

Druckfestigkeit N/mm²

Referenz

100 % CEM 70 % CEM +

Quarzsand 70 % CEM +

Original Schlacke 70 % CEM + modifizierte Schlacke 34

45 53

16 24

31 18

27

35 34

52 63

2 Tage 7 Tage 28 Tage

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Elektroden (Bild 6). Der größte Teil des Eisens setzt sich am Boden des Reaktions- gefäßes ab und kann somit zurückgewonnen werden. Der Anteil an Eisen, der in der Schlacke verbleibt und in Kühlaggregate abgegossen wird, kann dann im Mahlprozess nahezu komplett vom Stahlwerksklinker getrennt werden. Die flüssige Schlacke muss so chargiert werden, dass ein Minimum an Wärmeverlusten auftritt und nur geringe Wärmemengen zusätzlich zugeführt werden müssen. Es bestünde auch die Möglichkeit geringe Mengen an fester Schlacke hinzuzufügen. Vom flüssigen Metall verbleibt eine geringe Menge als hot heel in der Pfanne.

Aufbereitung

Bodenspülung N₂ Kontinuierliches Chargieren von Fe_xO_y reicher Schlacke über Schlackenrinne

Schalen und erstarrte Anteile werden gebrochen, gemahlen und direkt in den Prozess chargiert

Bad Level steigt aufgrund vom kontinuierlichen Chargieren Reduzierte Schlacke FeO-Anteil ~ 5 %

Flüssiges Metallbad Kohle-Anteil nahe der Sättigung (~ 4 %) Temperatur ~ 1.400 ºC Eisenreiche Tropfen werden mit

Kohlenstoffen gebildet aufgrund von intensivem Mischen

(Bodenspülung und CO-Bildung) Kohlenstoff in Tropfen reagiert mit Fe_xO_yin Schlacke, CO und Fe werden gebildet

CO Austritt-Limitierung des Austrittsvolumens um extensives Aufschäumen zu verhindern

Bild 6: Vorschlag für den Modifikationsprozess in einer Pfanne mit einer Elektrodenbeheizung und der Einblasung von Kohle über eine Einblaslanze sowie kontinuierliche Schlacke- Dosierung

Mehrmals werden die Schlacketransportbehälter in den Pfannenofen abgegossen und hintereinander reduktiv behandelt, sodass sich das Eisen in der Pfanne ansammelt.

Nicht nur Eisen wird zurückgewonnen, sondern auch das Chrom und der Phosphor werden überdies reduziert und finden sich dann in der Metallphase wieder. Der Phoshorgehalt ist beträchtlich, so dass ein Dephosphorisierungsverfahren angewendet werden sollte, bevor das heiße Metall für die weitere Verwendung abgegossen wird.

In einer Standardpfanne findet diese Prozessstufe statt, in die zur Dephosphorisie- rungs-Technologie bei gleichzeitigem Blasen mit Sauerstoff Kalkstein und Eisenoxid zugegeben werden. Damit wird einerseits das Metall nahezu phosphorfrei gemacht und andererseits entsteht eine phosphorreiche Schlacke, die als Düngemittel verkauft werden kann. Bild 7 zeigt den Planungsentwurf einer derartigen Anlage, der auch den Reduktionsreaktor zur Schlackenmodifikation beinhaltet.

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Die modifizierte Schlacke kristallisiert während der Abkühlung. Eine Tempe- raturüberwachung ist erforderlich, um festzustellen, wann der Kristallisations- prozess beendet ist. Eine zuverlässige Messmethode befindet sich derzeit noch in der Entwicklungsphase. Die modifizierte Schlacke kann als einfache Lösung in Kühlbeeten auskristallisieren. Der Einsatz einer Granulationsanlage analog zur Tro- ckengranulation von Hüttensand (Verfah- ren Primetals Technologies) würde die Rückgewinnung des Wärmeinhaltes der Schlacke erlauben und die Wirtschaftlich- keit des Prozesses erhöhen.

Bild 7: Schlacke-Modifikationsanlage mit Schlacke-Kühlungsfläche (Detail- darstellung: Reduktionsreaktor)

Der finale Schritt des Gesamtprozesses ist die Mahlung der modifizierten Schlacke in einer Loesche-Mühle (Bild 8), in der bei gleichzeitiger Ausschleusung des Restmetalls auch der Schlackeklinker feingemahlen wird.

5 4

3

2 1 6

7

8 9

Die erste Produktionsanlage zur Mahlung von Stahlwerksschlacken am Standort Belgien dient zur Rückgewinnung von Edelstahl und ist seit 6 Jahren erfolgreich in Betrieb. Die modifizierte Schlacke wird grob zerkleinert und mit einer für die Mühle geeigneten Korngröße zentral (1) aufgegeben. Auf dem Mahlteller (2) wandert das Material radial nach außen zum Rand des Mahltellers, passiert auf diesem Wege die hydraulisch gesteuerten Mahlwalzen (3) und wird dort zerkleinert.

Unter den Walzen findet eine selektive Zerkleinerung statt. Die mineralische Fraktion liegt als feines Material vor, während die Metallpartikel weitestgehend unverformt als Konzentrat den Mahlteller (4) verlassen können. Das feine, mineralische Material (5) wird nach dem Passieren des Staurandes mit dem aufsteigenden Gasstrom (6) in Richtung Sichter (7) transportiert.

Die metallischen Partikel können auf Grund ihres hohen spezifischen Ge- wichtes nicht vom Gasstrom nach oben Bild 8: Querschnitt durch eine Loe-

sche-Mühle mit Darstellung des Hauptprinzips der Metallseparation innerhalb der Mühle

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ausgetragen werden. Diese Partikel fallen nach der Überwindung des Staurandes nach unten in die sogenannte Rejektbox (8), aus der sie ausgetragen werden.

Gröberes Material – Schlackepartikel, denen noch Metall anhaftet – fallen aus dem Sichter über den sogenannten Grieskonus (9) zurück auf den Mahlteller.

Kleinere Mengen der silikatischen Matrix, die noch an den Metallpartikeln haften, werden nach unten abgesondert. Diese Fraktion wird in den nachfolgenden Sortier- prozessen separiert (Bild 9).

Das vorangereicherte Material, das von der Ausfall-Einrichtung (8) kommt, wird einer Kombination von trockener Magnetscheidung und Dichtetrennung zugeführt (Bild 9). Diese Kombination findet je nach Notwendigkeit in Abhängigkeit der spezifischen Erfordernisse des aufgegebenen Materials statt. Die hohe Selektivität dieses Systems garantiert eine Metallqualität von mehr als 90 % Reinheit, hohe Rückgewinnungsraten für freies Metall von mehr als 95 % und sehr niedrige Mengen an Rezirkulationsmaterial, das wieder der Mühle aufgegeben werden muss. In Kombination mit Prozessabläufen in der Loesche-Mühle erreicht die hohe Rückgewinnungsrate von Metall aus der modifizierten Schlacke Werte von fast 100 % des Metallgehaltes in der Schlacke.

M

Backenbrecher Filter

Mühlengebläse

Kamin mit Klappe

Prallbecher

Zwischenbehälter

trockene Leichtfraktionen Abscheidung

Zellradschleuse

Metallfraktion Magnetscheider

Heißgaserzeuger Transportabfüllung

Produktsilo, Stahl-Klinker

Zellradschleuse, Förderband

Rezirkulations- gasleitung mit Klappe

Lösche Mühle

Austragungssystem, Metallfraktion

Volumenstrom- messung

Bild 9: Materialfluss in der Mahlanlage und in den nachfolgenden Trennungsstufen

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4. Wirtschaftlichkeit des Prozesses

Die typische Massenbilanz der drei Hauptprozessstufen ist im Bild 10 dargestellt. Die Werte beziehen sich auf 1 Tonne produzierten Stahl aus einem LD-Konverter und einer typischen Schlackenzusammensetzung mit einem Eisengehalt (weitgehend oxidisch) von etwa 20 %.

Konverter 1. Schlackemodifikation 2. Erstarrung 3. Mahlen

• Absoluter Fe Anteil in Schlacke ~ 20 %

• 70 % FeO

• 29 % Fe₂O₃

• 1 % Fe – Eisentropfen

• 85 % Fe Rückgewinnung

• 85 % Fe Reduzierung

• Fe in Flüssigphase ~80 %

Entphosphorung

• 1,5 GJ thermische Energie pro Tonne Schlacke

• Dampferzeugung

• Stromerzeugung 120 kg

Schlacke

86 kg Schlacke 86 kg Schlacke

3 kg Metall

Energierückgewinnung

• 86 kg Stahlklinker

22 kg Metall • 24 kg Metall

1 t Stahl

1 kg

Metall 3 kg Metall

2 kg Metall

23 kg Metall

• 1 kg Metall

• 1 kg P-reiche Schlacke

4 kg Schlacke

Erlös für:

O2

Bild 10: Typische Massenflussbilanz, bezogen auf 1 t Flüssigstahl aus einem LD-Konverter Die Massenbilanz zeigt, dass pro Tonne Stahl ungefähr 86 kg Schlacke-Klinker, 24 kg Roheisen und 1 kg phosphorreiche Schlacke hergestellt werden kann. Preise für diese Produkte abzuschätzen ist im Augenblick noch schwer vorzunehmen. Man kann aber davon ausgehen, dass man deutlich höhere Preise erzielen kann als für LD-Schlacke für den Straßenbau. Eine Orientierung für den Stahlwerks-Klinker könnte im Bereich von Portlandzementklinker liegen, der Preis für das zurückgewonnene Metall orientiert sich am Preis von Roheisen, wobei vor allen Dingen auf die P-Konzentration zu achten ist.

Die Rückgewinnung der Wärmeenergie beim Kühlprozess der Produktschlacke könnte ebenfalls noch einen wichtigen Beitrag für die Ökonomie des Gesamtprozesses leisten.

Den Hauptanteil an den Betriebskosten bilden der Elektroenergieverbrauch für die Beheizung des Lichtbogenofens, die Mahlkosten, sowie die Zuführung von Kohlenstoff und Gas. Typisch für die Behandlung von einer Tonne weitgehend flüssiger Schlacke ist der Verbrauch von 600 kWh an elektrischer Energie und 65 kg Kohlenstoffverbrauch für die Einblasung. Zusammen mit anderen Medien werden etwa 4 bis 5 EUR pro Ton- ne Flüssigstahl aus dem LD-Konverter erwartet. Verglichen mit einem abgeschätzten Erlös von etwa 10 EUR pro Tonne Stahl, erkennt man das ökonomische Potential des vorgestellten Prozesses.

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Die ersten beiden Prozessstufen müssen in lokaler Nähe zum Stahlwerk installiert werden. Das erkaltete Material kann komplikationslos zur Mahlanlage transportiert werden und es wäre möglich, eine Mahlanlage nicht in unmittelbarer Nähe zum Stahlwerk zu installieren. Ein Zementwerk wäre beispielsweise ein geeigneter Standort. Erste Abschät- zungen zeigen, dass die totalen Investkosten, verglichen mit den Gewinnerwartungen, ein return of investment von weniger als fünf Jahre ergeben könnten.

5. Reduzierung von CO

₂

-Emissionen

Bei der normalen Herstellung von Zementklinker werden pro Tonne Klinker etwa 825 kg CO₂ freigesetzt. Im integrierten Stahlwerk werden andererseits 1.600 kg CO₂ je Tonne vom Konverter abgegossenen Stahls erzeugt, wobei der größte Anteil durch den Eisenherstellungsprozess im Hochofen und den angrenzenden Prozessschritten, der Koksherstellung und dem Sinterprozess gebildet wird. Natürlich wird auch der neu vorgestellte Prozess der LD-Schlackenmodifikation CO₂-Emissionen verursachen, die hauptsächlich dem Verbrauch von elektrischer Energie und von Kohle bei der Reduktion zugeschrieben wird. Allerdings werden sowohl durch die zusätzliche Metallgewinnung, wie auch bei der Zementklinkerherstellung, CO₂-Emissionen eingespart, die sich auf 60 % pro Tonne Klinker beziffern lassen.

6. Zusammenfassung

Die Umwandlung der LD-Schlacke in ein wertvolleres Produkt bei gleichzeitiger Ab- trennung der metallischen Fraktionen ist das Ziel, dass aktuell von Loesche GmbH und Primetals Technologies mit diesem Entwicklungsvorhaben verfolgt wird. Zahlreiche Labortests mit Schlacke unterschiedlichster Herkunft haben bereits gezeigt, dass eine hydraulisch hoch-reaktive Komponente auf reproduzierbare Art hergestellt werden kann. Ökonomische Betrachtungen haben das wirtschaftliche Potential bewiesen und zeigen, dass sowohl die Einsparungen durch die Herstellung des Zementklinkers, wie auch durch die Eisenrückgewinnung etwa gleichbedeutend sind. Im nächsten Ent- wicklungsschritt soll ein Prototyp errichtet werden, sobald mögliche Industriepartner gewonnen wurden.

7. Literatur

[1] Fleischanderl, A; et al.: ZEWA – A new metallurgical process for the production of valuable materials from industrial by-products. In: Stahl und Eisen, 12/2004

[2] Wimmer, G.; et al: Utilization of Converter Slag as a Cement Clinker Substitute. Proceedings of the EOSC 2014

[3] Wulfert, H.; et.al;: Hochreaktive Zementkomponenten aus Stahlwerksschlacken verbessern Ökologie und Ökonomie. In: Stahl und Eisen, 12/2013

[4] Wulfert, H.; et.al: Ökologie statt Deponie, Stahlwerksschlackenumwandlung zu hochreaktiven Zementkomponenten und Rückgewinnung der Metalle. In: ZKG, 9/2013

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Ansprechpartner

Dr. Alexander Fleischanderl

Technology Officer Up-Stream, Vice President Iron &

Steelmaking, Head of ECO Solutions Primetals Technologies Austria GmbH Turmstrasse 44

4031 Linz, Österreich +43 732 6592 77125

alexander.fleischanderl@primetals.com

Weitere beteiligte Institutionen

Loesche GmbH, Deutschland

Bauhaus Universität Weimar, Deutschland

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Thomas Pretz, Dieter Georg Senk, Hermann Wotruba (Hrsg.):

Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 6 – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen – ISBN 978-3-944310-47-3 Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH Copyright: Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc., Dr.-Ing. Stephanie Thiel Alle Rechte vorbehalten

Verlag: Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH • Neuruppin 2019 Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Dr.-Ing. Olaf Holm,

Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.

Erfassung und Layout: Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Claudia Naumann-Deppe, Sarah Pietsch, Janin Burbott-Seidel, Ginette Teske, Roland Richter,

Cordula Müller, Gabi Spiegel Druck: Universal Medien GmbH, München

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