NUST-Metallurgen entwickeln Hochofen für hocheffizientes Industrieabfall-Recycling

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Blick in die neuartige Anlage (Foto: PRNewswire)

Moskau — Mehr als 95 Prozent der weltweiten Gusseisenproduktion findet immer noch in Hochöfen statt. Zur Verarbeitung sind präparierte, hochqualitative Rohstoffe wie Sinterkuchen, Stahlpellets und Eisen erforderlich. Das Recycling von eisenhaltigen Industrieabfällen, von denen allein russische Unternehmen jedes Jahr mehr als 5 Millionen Tonnen produzieren, war in Hochöfen bisher praktisch unmöglich und wäre ökonomisch und technologisch verantwortungslos. Diese Lücke im Recycling konnte jetzt geschlossen werden.

Eine Forschergruppe der National University of Science and Technology MISIS hat nun in einem einmaligen Pilotprojekt einen Airlift-Reaktor entwickelt. Er dient auf Basis eines Gasspülsystems der effektiven und umweltfreundlichen Produktion von Eisen und Nichteisen-Metallkonzentraten aus Schlämmen.

Jedes Jahr verursacht die chemische Industrie durch die metallurgische Verarbeitung eisenhaltiger und nicht eisenhaltiger Metalle hunderte Millionen Tonnen Abfälle in Form von Schlamm, Staub und Asche. Diese Abfälle enthalten große Mengen Metall, das derzeit nicht extrahiert wird, da es keine effektiven industriellen Technologien zur Trennung der nutzbaren Bestandteile gibt. Der neuartige, an der Moskauer Universität entwickelte Ofen basiert auf einem Airlift-Verfahren. Die technologischen Verfahren finden in einem Flüssigschlackebad mit Gasgebläse statt. Die entstehenden Blasen führen dazu, dass die chemischen Prozesse im Bad stark beschleunigt und das Flüssigeisen und die Schlacke aggressiv gemischt werden.

Romelt-Technologie weiterentwickelt

Gennady Podgorodetskyi, Leiter der Arbeitsgruppe, erklärt: „Wir haben die Romelt-Technologie, die in den 80er-Jahren an der NUST MISIS entwickelt wurden, stark verbessert und den Reaktor in zwei Zonen unterteilt: Schmelzen und Rückgewinnung. Nach unseren Berechnungen ist es möglich, mit einer solchen Ofenkonfiguration den Kohle- und Sauerstoffverbrauch pro Tonne produziertes Gusseisen um 20-30 Prozent zu reduzieren. Das Schlackebad und die eisenhaltige Schmelze werden einem Gasstrom mit einem Sauerstoffgehalt von 50 bis 99 Prozent ausgesetzt. Die Temperatur wird konstant zwischen 1400 und 1500 °C gehalten.“

Dadurch sammeln sich eisenhaltige Materialien, Kraftwerkskohle und Flussmittel an der Oberfläche des Schmelzbads. Die Kohle an der Oberfläche des Schmelzbads reagiert mit den Schlackeflüssen in der unteren Zone des Bads, wo der Sauerstofffluss eine Verbrennung in Kohlendioxid und Wasserdampf verursacht. Anschließend fließt die Schmelze in den Rückgewinnungsbereich, wo die endgültige Rückführung in Gusseisen stattfindet. Verschiedene nicht eisenhaltige Metalle werden ebenfalls in Metalle zurückverwandelt und mit dem Abgas aus dem Ofen abgeführt. Gennady Podgorodetskyi: „Daraus entsteht ein Staub, der ein weiteres kommerzielles Produkt darstellt — ein Konzentrat aus nicht eisenhaltigen Materialien.“

Auch andersartige Technologien verwenden

Die geringe spezifische Energieträgerrate liegt um 20 bis 30 Prozent niedriger als bei den weltbesten Vergleichsverfahren und ist ein bedeutender Vorteil des neuartigen Hochofens. Möglicherweise qualifiziert sich die Forschung sogar für eine European BAT-(Best Available Techniques-)Nominierung. Derzeit ist die Entwicklung noch technologieorientiert. Aber die Emissionen sind deutlich niedriger als bei vergleichbaren analogen Technologien. Zudem unterdrückt der Ofen die Entstehung besonders gefährlicher Ökotoxine.

„Auf Kundenwunsch kann das Schlackenkomposit unter anderem zur weiteren Verarbeitung in Schlackensteinprodukte oder Schlackenwolle zur Wärmeisolierung sowie als Grundstoff zur Herstellung von Zementklinkern verwendet werden. Aufgrund des einzigartigen Systemdesigns lassen sich die Energieträgerkosten auf 500 kg Kohle und 500 nm3 pro Tonne produziertes Gusseisen erhöhen. Wir recyceln also unbrauchbare Industrieabfälle und gewinnen Gusseisen, kommerzielle Schlacke und nicht eisenhaltige Metallkonzentrate. Unsere Technologie ist komplett verlustfrei. Wir wollen außerdem die Pilotanlage mit andersartigen Technologien wie der Vergasung verschiedener kohlenstoffhaltiger Abfälle verwenden, einschließlich städtischer Feststoffabfälle“, unterstreicht Gennady Podgorodetskyi.

Die einzigartige, in Mtsensk (Oblast Orjol, Russland) auf dem Gelände von Stalkron entwickelte Pilotanlage ist für das Recycling von Industrieabfällen, Schlacken und Schlamm aus der Produktion von Gusseisen sowie die Produktion von gasförmigem Kohlenstoff aus kohlenstoffhaltigen Abfällen vorgesehen, einschließlich städtischer Feststoffabfälle. Der Reaktor hat bereits das Interesse von heimischen Kraftwerksingenieuren und Herstellern eisenhaltiger Metalle geweckt. Erfolgreiche Testläufe der gereiften Technologien sowie die Errichtung weiterer Anlagen sind ein Schritt in Richtung abfallfreier Produktion eisenhaltiger und nicht eisenhaltiger Metallurgie sowie ein positiver und gewichtiger Umweltfaktor für die Zukunft

Quelle: ots / PRNewswire