SAFE

Schockwellentechnologie zur AuFbereitung von Elektroofenschlacken

Motivation

Durch die zukünftige Umstellung von der Hochofenroute auf die Wasserstoffroute wird der Anfall von Elektroofenschlacken (EOS) als Nebenprodukt während der Stahlherstellung signifikant zunehmen. Zwar werden aufbereitete EOS als Material im Straßenbau eingesetzt, die zu erwartende enorme Produktionszunahme stellt die Schlackenwirtschaft jedoch vor große wirtschaftliche Herausforderungen. Insbesondere die konventionellen, mechanischen Aufbereitungsverfahren weisen einige Nachteile auf: Zum einen führt die hohe Härte der EOS zu einem erhöhten Geräteverschleiß und hohen Staubemissionen. Darüber hinaus kann eine effektive Trennung von Metall und Gesteinsanteilen nicht stattfinden, ohne dabei den Gesteinsanteil zu übermahlen und als Wertstoff unbrauchbar zu machen.

Daher werden alternative, nachhaltige Aufbereitungsmethoden gesucht, die eine verbesserte Vermarktbarkeit der EOS ermöglichen und im Idealfall das gesamte Schlackenmaterial im Sinne einer Kreislaufwirtschaft vollständig verwerten, langfristig Ressourcen schonen und eine Deponierung von Material vermeiden.

Ansatz

Das Forschungsprojekt SAFE: Schockwellentechnologie zur AuFbereitung von Elektroofenschlacken soll mit der Schockwellentechnologie (elektrohydraulische Zerkleinerung) des Projektpartners ImpulsTec eine mögliche alternative und kontaktfreie Methode zur Aufbereitung von Elektroofenschlacken erkunden. Bei diesem Verfahren werden Schockwellen in einem flüssigen Medium durch die Entzündungen kurzer, intensiver Lichtbögen erzeugt. Die resultierende, homogene Krafteinwirkung der Schockwellen führt auch bei komplexen Verbundmaterialien zu einer bevorzugten Trennung an mechanischen Schwachstellen und akustischen Grenzflächen, wodurch eine hohe Materialselektivität erzielt werden kann.

In Zusammenarbeit mit Stahlwerken/Schlackenunternehmen untersuchen wir die Möglichkeiten zur Optimierung der Vermarktung von EOS durch den Einsatz der Schockwellentechnologie. Dies schließt beispielsweise eine verbesserte Trennung von Metall und Gesteinsmasse mit ein.

Das MRE begleitet dieses Projekt durch eine umfassende analytische Charakterisierung der Schlacken. Ziel ist es, das Potenzial der Schockwellentechnologie zur Aufbereitung von EOS zu validieren und die spezifischen Einstellungsparameter zu optimieren. Diese Charakterisierung beinhaltet die Untersuchung chemischer, physikalischer und mineralogischer Eigenschaften der EOS unter Verwendung diverser Analysemethoden, darunter XRD, XRF und QEMSCAN. Die Computertomographie (CT) steht hierbei als zerstörungsfreie, computergestützte Röntgentechnik im Vordergrund, mit der die interne (Mikro)-Struktur der Schlacken in 3D hochauflösend dargestellt werden kann.

Projektziele und Fragestellungen

• Gewinnung geochemischer, mineralogischer und strukureller Daten zur Charakterisierung der EOS
• Wie kann eine verbesserte Vermarktung von EOS erzielt werden?
  • bessere Trennung von Metall- und Gesteinsfraktion?
    
  • Reduzierung möglicher Penalty-Werte?
• Untersuchung der Fragestellung, inwiefern die Schockwellenzerkleinerung als alternative und nachhaltige Methode zur Aufbereitung von Schlacken praktikabel ist
• Ist der Einsatz von CT als vorgeschaltete Einheit zur Materialaufbereitung/-selektierung mit Schockwellentechnologie sinnvoll?
  

Arbeitspakete

• AP 1: Projektmanagement
• AP 2: Charakterisierung der EOS
• AP 3: Schockwellenzerkleinerung von EOS im Labor
• AP 4: Schockwellenzerkleinerung von EOS in kontinuierlicher Testanlage