Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Einblasen oder Einsaugen von St\u00e4uben in die Kupol\u00f6fen ist nicht neu, wird aber selten angewandt. Offenbar sind andere Entsorgungswege f\u00fcr St\u00e4ube zur Zeit kosteng\u00fcnstiger. Mittel- und langfristig wird dagegen die betriebsinterne Verwendung von Reststoffen, hier besonders von St\u00e4uben, im Sinn des Kreislaufwirtschaftsgesetzes vorrangig sein. Die in den Kupolofen zur\u00fcckgef\u00fchrten staubf\u00f6rmigen Reststoffe werden in der sauren Kupolofenschlacke in eine verglaste Form eingebunden, die f\u00fcr die Umwelt unsch\u00e4dlich ist. Die Schlacke wird z. B. im Stra\u00dfenbau verwendet. Eine Sonderm\u00fclldeponie ist nicht mehr erforderlich.
\nSt\u00e4ube sollen aus Gr\u00fcnden des Arbeitsplatz- und Umweltschutzes prinzipiell vermieden oder vermindert werden.
\nZiele dieses Forschungsprojekts waren:
\n\u00b7\tReduzierung der Gesamtstaub-Emissionen der Gie\u00dferei und
\n\u00b7\tF\u00f6rderung der gie\u00dferei-internen Nutzung von Reststoffen durch systematische Anwendung metallurgischer Zusammenh\u00e4nge.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlage zur Absch\u00e4tzung der Verwendbarkeit verschiedener Gie\u00dfereireststoffe ist ihre mechanische und chemische Charakterisierung. Die Wirkung des Einblasens auf den gesamten Schmelzprozess im Kupolofen wurde durch mathematische Modellierung erl\u00e4utert.
\nDie Einblasversuche wurden an Betriebskupol\u00f6fen einer Eisengie\u00dferei und an einem Versuchskupolofen durchgef\u00fchrt.
\nDie chemische Zusammensetzung der Schlacke wurde nasschemisch ermittelt. Zur Absch\u00e4tzung des Keimzustandes der Schmelze wurde die thermische Analyse eingesetzt. Die spektrometrisch ermittelten C- und Si-Gehalte der Schmelze sind durch thermische Analyse best\u00e4tigt worden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die in die Betriebskupol\u00f6fen eingeblasenen kleinen Staubmengen zeigen keinen eindeutigen Einfluss auf die Eisenzusammensetzung. Die Tendenz zu einer Reduktion von Silicium aus SiO2 konnte bei niedrigen Schlackenbasizit\u00e4ten festgestellt werden. Aufgrund der mit Betriebskupol\u00f6fen durchgef\u00fchrten Versuche wurde ein Modell f\u00fcr die Schlackenbildung entwickelt, um die Flie\u00dff\u00e4higkeit der Schlacke und die damit verbundenen Probleme vorherzusagen. Beim Einblasen von gr\u00f6\u00dferen Staubmengen (\u00fcber ca. 70 kg\/t Eisen) besteht die Gefahr, dass die Schlacke nicht aus dem Kupolofen selbstt\u00e4tig ausflie\u00dfen kann. Dies kann durch Anpassung des Kalkstein-Satzes verbessert werden. Abh\u00e4ngig von der Staubsorte, kann aber auch der Zusatz von weiteren Schlackenbildnern notwendig sein.
\nBeim Versuchskupolofen konnten die Einfl\u00fcsse des Einblasvorgangs und des Erdgas-Sauerstoff-Brenner-Betriebes auf die Qualit\u00e4t und Zusammensetzung des Eisens festgestellt werden. Eine Erh\u00f6hung des Si-Gehaltes der Schmelze ist bei einigen Versuchen eindeutig erkennbar. Die Erh\u00f6hung bewegt sich aber im Zehntelprozent-Bereich. Durch bewusstes Einstellen der Schlackenbasizit\u00e4t (bei Kupol\u00f6fen mit Siphon) auf niedrigere Werte von 0,3 bis 0,6 kann die Si-Reduktion unterst\u00fctzt werden.
\nMit der thermischen Analyse wurde der Keimzustand der Schmelze untersucht. Bei einigen Versuchen trat eine leichte Verschlechterung des Keimzustandes ein. Bei Gef\u00fcgeuntersuchungen konnten jedoch keine eindeutigen Unterschiede festgestellt werden.
\nDer Einsatz des Erdgas-Sauerstoff-Brenners erm\u00f6glicht kontinuierliches Einblasen von gr\u00f6\u00dferen Staubmengen und Unterdr\u00fcckung von Kaltblaseffekten. Die Qualit\u00e4t des Eisens wurde nicht signifikant ver\u00e4n-dert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse wurden auf Messen und Gie\u00dferei-Tagungen durch Poster und Vortr\u00e4ge vorgestellt. Ver\u00f6ffentlichung in der Zeitschrift Gie\u00dferei folgt.
\n1.\tS. Ratkovic, R. D\u00f6pp: Einblasen von Feststoffen in den Kupolofen mit dem Ziel wirtschaftlicher Betriebsf\u00fchrung und Reststoffverwertung, Vortrag auf der Messe ENTSORGA, K\u00f6ln, 26.09.2003.
\n2.\tS. Ratkovic, R. D\u00f6pp: Reststoffverwertung durch Einblasen von St\u00e4uben in den Kupolofen, Poster auf dem 18. Clausthaler Gie\u00dferei-Colloquium, Clausthal-Zellerfeld, 9.-10.10.2003, Tagungsheft S. 6?8.
\n3.\tS. Ratkovic, J. H\u00fcbler, H. U. Feustel, J. Mallon, R. D\u00f6pp: Einblasen von St\u00e4uben in den Kupolofen und Reaktivierung des Versuchskupolofens im Gie\u00dferei-Institut der TU BA Freiberg, Vortrag auf dem 13. Ledebur-Kolloquium, Freiberg, 24.10.2003, Tagungsheft S. 44.
\n4.\tS. Ratkovic, R. D\u00f6pp: Einblasen von St\u00e4uben in den Kupolofen Gie\u00dferei 91 (2004), demn\u00e4chst.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Als weitere Aufgaben zur Untersuchung und Optimierung des Einblasens von staubf\u00f6rmigen Gie\u00dfereireststoffe werden vorgeschlagen:
\n–\tUntersuchung der Gleichgewichte der Tiegelstahl-Reaktion, u. a. systematische Versuche bei niedrigen metallurgischen Gleichgewichts-Temperaturen (hohe C-Gehalte, niedrige Si-Gehalte).
\n–\tkontinuierliches Einblasen von gr\u00f6\u00dferen Staubmengen und \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4umen unter Betriebsbedingungen mit statistischer Auswertung der Ergebnisse,
\n–\tUntersuchung der Wirkung von eingeblasenen St\u00e4uben auf Erstarrungsverhalten, Gef\u00fcge und Eigenschaften sowie Erl\u00e4uterung der m\u00f6glichen Mechanismen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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