Projekt 09781/01

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

ProjekttrÀger

KĂŒttner GmbH & Co. KG
Alfredstr. 28
45130 EssenZielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Vorhabens ist es, zur VerkĂŒrzung des Zinkkreislaufes ein alternatives, energetisch gĂŒnstigeres Verfahren zu entwickeln und zu erproben. Verfahrensbedingt sind darĂŒber hinaus deutlich geringere Emissionen zu erwarten. Auf Basis von Laborversuchen gilt es, durch eine Pilotanlage die ProzeßfĂŒhrung im halbindustriellen Maßstab zu erproben und zu optimieren. Wesentliches Charakteristikum dieses Vorhabens ist es, daß die vorgesehenen Einsatzstoffe (zinkhaltige StĂ€ube) 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 UmweltvertrĂ€glichkeit 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. HĂŒttenwerke Duisburg wurde die Pilotanlage aufgebaut. Nach Abschluß der Kalt- und Warminbetriebnahme erfolgten Materialversuche mit SekundĂ€rstĂ€uben. Die Materialversuche mit den Haupteinsatzstoffen sollen anschließend erfolgen. Im Anschluß daran ist geplant, weitere Materialversuche mit sonstigen Einsatzstoffen zu fahren. Die KĂŒttner GmbH & Co. KG ist verantwortlich fĂŒr die Verfahrenstechnik der Anlage. Die M.I.M. HĂŒtten-werke Duisburg GmbH ist verantwortlich fĂŒr die Ofenmetallurgie. Ergebnisse und Diskussion Das Direkteinblasen von zinkhaltigen SekundĂ€rstoffen bietet mehrere Vorteile zur Entlastung der Umwelt. Diese sind die Vermeidung der Deponierung der StĂ€ube, die Vereinfachung des gesamten Aufarbeitungsweges durch Wegfall der Zwischenstufen Anfeuchten/Pelletierung, thermische Anreicherung und Heißbrikettierung. Die drei Zwischenstufen werden ersetzt durch den Transport der StĂ€ube in Silofahrzeugen direkt von der Entfallstelle zur M.I.M. HĂŒttenwerke Duisburg GmbH. Der Einsatz der fossilen Brennstoffe in der dreistufigen Aufbereitung, die lediglich dazu dienten, das Material fĂŒr die nachgeschaltete Metallgewinnung vorzubereiten, entfallen. Bei einem großtechnischen Betrieb der Einblasanlage mit einem angenommenen Durchsatz von etwa 30.000 t/a SekundĂ€rmaterial 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 fĂŒr 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 StĂ€ube untersucht, zum Beispiel StĂ€ube aus Stahlwerken, Gießereien und NE-MetallhĂŒtten. Diese StĂ€ube neigen generell zu Verklebungen und zu Anbackungen. Diesem PhĂ€nomen konnte durch die Zugabe von Kohlenstaub im Hinblick auf die Förder- und LagerfĂ€higkeit begegnet werden. Es zeigte sich, daß die fĂŒr die Förderung notwendige Kohlenstaubmenge grĂ¶ĂŸer ist als die, die aus metallurgischen GrĂŒnden gefördert wird. Mit der Pilotanlage konnten die Grenzen des SekundĂ€rstaubeinblasens 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 spĂ€teren Betriebsanlage ist darauf zu achten, daß sowohl die Silos als auch die Förderanlagen beheizt werden. Die nichtkontinuierliche Betriebsweise der Pilotanlage fĂŒhrte 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 EinflĂŒsse auf die Schlackenzusammensetzung, die aufgrund unterschiedlicher StaubqualitĂ€ten 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 PrĂ€sentation In der zeitlichen Abfolge gab es folgende Veröffentlichungen/PrĂ€sentationen: 1.) eine Anzeige SekundĂ€rstĂ€ube in der Zeitschrift Umweltmagazin, Heft 807 vom 21.07.97 2.) Vortrag im Rahmen des metallurgischen Seminars der Technischen UniversitĂ€t Freiberg vom 26.05.98 Zinkerzeugung aus SekundĂ€rstĂ€uben der Stahl und Eisenindustrie Autoren: Dr. W.D. Schneider, Dr. B. Schwab, Dipl.-Ing. A. Berghöfer 3.) 7. Internationale Fachmesse der Technik fĂŒr 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 sekundĂ€ren Vorstoffen Autoren: Dr. W.D. Schneider, Dr. B. Schwab, Dipl.-Ing. W. KĂŒttner 4.) Artikel in der Fachzeitschrift Stahl und Eisen 118 (1998) Nr. 11 Verarbeitung von zinkhaltigen SekundĂ€rstaub bei den M.I.M. HĂŒttenwerken 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 StĂ€uben in Mischung mit Kohlenstaub in den IS-Ofen möglich ist. Dabei konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, die fĂŒr die Übertragung der Technologie auf eine Betriebsanlage notwendig sind.

Übersicht

Telefon

0201/7293-107

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Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Fördersumme

550.779,46 €

Förderzeitraum

25.06.1996 - 09.08.1999