Projekt 09781/01

Neues Verfahren zur direkten Gewinnung von Zink und Blei aus sekundären Einsatzstoffen

Projektträger

Küttner GmbH & Co. KG
Alfredstr. 28
45130 Essen
Telefon: 0201/7293-107

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist es, zur Verkürzung des Zinkkreislaufes ein alternatives, energetisch günstigeres Verfahren zu entwickeln und zu erproben. Verfahrensbedingt sind darüber hinaus deutlich geringere Emissionen zu erwarten. Auf Basis von Laborversuchen gilt es, durch eine Pilotanlage die Prozeßführung im halbindustriellen Maßstab zu erproben und zu optimieren. Wesentliches Charakteristikum dieses Vorhabens ist es, daß die vorgesehenen Einsatzstoffe (zinkhaltige Stäube) ohne weitere Aufbereitungs- und Konditionierungsprozesse direkt zur Gewinnung metallischen Zinks eingesetzt werden sollen.
Bei positivem Verlauf dieser Etappe wird es möglich, die sich durch diese Verfahrenstechnik abzeichnenden Möglichkeiten einer besseren Umweltverträglichkeit und einer gesteigerten Wirtschaftlichkeit bei Zinkrecycling im IS-Schachtofen zu nutzen und den Bau einer großtechnisch betrieblichen Prototypanlage zu verantworten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Ofenhaus der M.I.M. Hüttenwerke Duisburg wurde die Pilotanlage aufgebaut. Nach Abschluß der Kalt- und Warminbetriebnahme erfolgten Materialversuche mit Sekundärstäuben. Die Materialversuche mit den Haupteinsatzstoffen sollen anschließend erfolgen. Im Anschluß daran ist geplant, weitere Materialversuche mit sonstigen Einsatzstoffen zu fahren. Die Küttner GmbH & Co. KG ist verantwortlich für die Verfahrenstechnik der Anlage. Die M.I.M. Hütten-werke Duisburg GmbH ist verantwortlich für die Ofenmetallurgie.


Ergebnisse und Diskussion

Das Direkteinblasen von zinkhaltigen Sekundärstoffen bietet mehrere Vorteile zur Entlastung der Umwelt. Diese sind die Vermeidung der Deponierung der Stäube, die Vereinfachung des gesamten Aufarbeitungsweges durch Wegfall der Zwischenstufen Anfeuchten/Pelletierung, thermische Anreicherung und Heißbrikettierung. Die drei Zwischenstufen werden ersetzt durch den Transport der Stäube in Silofahrzeugen direkt von der Entfallstelle zur M.I.M. Hüttenwerke Duisburg GmbH. Der Einsatz der fossilen Brennstoffe in der dreistufigen Aufbereitung, die lediglich dazu dienten, das Material für die nachgeschaltete Metallgewinnung vorzubereiten, entfallen. Bei einem großtechnischen Betrieb der Einblasanlage mit einem angenommenen Durchsatz von etwa 30.000 t/a Sekundärmaterial ergibt sich durch das neue Verfahren eine Einsparung von ca. 12.000 t/a Koksgrus und von ca. 900.000 m3/a Erdgas. Unterstellt man für beide Zwischenschritte (thermische Anreicherung/Brikettierung) eine Gesamtprozeßabgasmenge von 100.000 m3/h mit etwa 10 mg/m3 Reststaubinhalt, folgt daraus eine mögliche Staubemission von 8.000 - 9.000 kg im Jahr, die ebenfalls bei direkter Metallgewinnung nicht entsteht.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden unterschiedliche zinkhaltige Stäube untersucht, zum Beispiel Stäube aus Stahlwerken, Gießereien und NE-Metallhütten. Diese Stäube neigen generell zu Verklebungen und zu Anbackungen. Diesem Phänomen konnte durch die Zugabe von Kohlenstaub im Hinblick auf die Förder- und Lagerfähigkeit begegnet werden. Es zeigte sich, daß die für die Förderung notwendige Kohlenstaubmenge größer ist als die, die aus metallurgischen Gründen gefördert wird. Mit der Pilotanlage konnten die Grenzen des Sekundärstaubeinblasens in den IS-Ofen nicht erreicht werden, da sie diskontinuierlich betrieben wurde und die maximale Einblasmenge im Technikumsmaßstab auf 40/to. Pro Tag begrenzt war.

Die Einblastechnik basierend auf der Technologie der Kohlenstaubeinblasanlagen wurde im Rahmen des geförderten Projektes insofern weiterentwickelt, als die pneumatische Förderung von Gemischen im Dichtstromverfahren realisiert werden konnte. Zur Vermeidung von Verklebungen und Anbackungen in einer späteren Betriebsanlage ist darauf zu achten, daß sowohl die Silos als auch die Förderanlagen beheizt werden. Die nichtkontinuierliche Betriebsweise der Pilotanlage führte dazu, daß der durch den Betrieb der Anlage bedingte Eingriff in den Verfahrensablauf der Zinkproduktion nicht in allen Aspekten ausreichend untersucht werden konnte. So konnten Auswirkungen, insbesondere auf das Kondensationssystems des IS-Ofens im Rahmen des Pilotbetriebes nicht gefunden werden. Auch Einflüsse auf die Schlackenzusammensetzung, die aufgrund unterschiedlicher Staubqualitäten zu erwarten sind, können erst bei kontinuierlicher Betriebsweise der Einblasanlage abschließend bewertet werden.

Das Projekt konnte trotz erheblicher technischer Umbaumaßnahmen im Rahmen des vorgegebenen Zeitrahmens erfolgreich abgeschlossen werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

In der zeitlichen Abfolge gab es folgende Veröffentlichungen/Präsentationen:
1.) eine Anzeige Sekundärstäube in der Zeitschrift Umweltmagazin, Heft 807 vom 21.07.97
2.) Vortrag im Rahmen des metallurgischen Seminars der Technischen Universität Freiberg vom 26.05.98 Zinkerzeugung aus Sekundärstäuben der Stahl und Eisenindustrie
Autoren: Dr. W.D. Schneider, Dr. B. Schwab, Dipl.-Ing. A. Berghöfer
3.) 7. Internationale Fachmesse der Technik für Umweltschutz und Umweltgestaltung in Brno
( Tschechische Republik) Tag der deutschen Umwelttechnik vom 20.-23.10.98
Neues Verfahren zur direkten Gewinnung von Zink und Blei aus sekundären Vorstoffen
Autoren: Dr. W.D. Schneider, Dr. B. Schwab, Dipl.-Ing. W. Küttner
4.) Artikel in der Fachzeitschrift Stahl und Eisen 118 (1998) Nr. 11
Verarbeitung von zinkhaltigen Sekundärstaub bei den M.I.M. Hüttenwerken in Duisburg
Autoren: Dr. W.D. Schneider, Dr. B. Schwab, Dipl. Ing. A. Berghöfer


Fazit

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens konnte nachgewiesen werden, daß das Einblasen von zink- und bleihaltigen Stäuben in Mischung mit Kohlenstaub in den IS-Ofen möglich ist. Dabei konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, die für die Übertragung der Technologie auf eine Betriebsanlage notwendig sind.

Übersicht

Fördersumme

550.779,46 €

Förderzeitraum

25.06.1996 - 09.08.1999

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik