Energieeffizienz durch simultane Rückgewinnung von Wertmetallen aus Reststoffen

Im Zuge der Stahlproduktion entstehen verschiedene Kuppelprodukte wie Schlacken, Stäube und
Schlämme, welche unter oft hohem Kostenaufwand deponiert bzw. im Fall der Stäube an Recyclingbetriebe
abgetreten werden. Beispielsweise beläuft sich die anfallende Menge an Elektrolichtbogenofenstaub
auf 15 bis 20 kg/t Rohstahl [1], wobei die Konzentration an Zink bis 40 Gew.-% betragen
kann [2]. Zink ist in Europa aufgrund seiner sehr hohen ökonomischen Wichtigkeit auf der Schwelle
zum kritischen Rohstoff. Basierend auf diesem und weiteren Aspekten, wie beispielsweise dem Wunsch
nach Souveränität, besteht das Interesse seitens der Industrie an einem dezentralisierten, in das
Hüttenwerk implementierten, Recyclingprozess.
Speziell für das Recycling von zinkhaltigen Stahlwerksstäuben gibt es eine Vielzahl entwickelter
Verfahren. Aufgrund des Anlagenkonzeptes etablierte sich der Wälzprozess zum dominierenden
Recyclingprozess in diesem Bereich und wird auch von der Europäischen Kommission als „Best
Available Technique“ geführt [3]. Dieser Prozess weist aber bezogen auf den in der Metallurgie immer
stärker werdenden Nachhaltigkeitsgedanken gewisse Nachteile auf. Diese beziehen sich hauptsächlich
auf die in großen Mengen anfallende Wälzschlacke, welche meistens einer Deponie zugeführt wird.
Darin sind durchschnittlich 37 % Eisen in verschiedenen Wertigkeitsstufen enthalten, welches damit
verloren geht. Aufgrund dessen gibt es bei der Entwicklung von neuen Recyclingmöglichkeiten das
Bestreben auch das enthaltene Eisen rückzugewinnen.
Ein neuartiges Konzept in diesem Bereich ist der „Two Step Dust Recycling“ Prozess (2sDR), basierend
auf einem innovativen, zweistufigen Verfahrensschema. Der wesentliche Vorteil dabei ist die simultane
Rückgewinnung von Wertmetallen. Dies bezieht sich hauptsächlich auf die im Prozess produzierte
Eisenlegierung und dem Zinkoxid, welches aus dem Filterhaus der Abgasanlage gewonnen wird und als
marktfähiges Produkt verkauft werden kann. Die im Verhältnis zum Wälzprozess sehr geringe
Schlackenmenge ist frei von Schwermetallen und weist ebenso eine Volumsstabilität auf, weshalb diese
als sekundärer Rohstoff Einsatz finden kann. Ein zusätzlicher Vorteil ist die erreichbare, höhere
Produktqualität des Zinkoxides, im Vergleich zum Wälzoxid. Dies resultiert hauptsächlich aus der
zweistufigen Prozessführung, bei der zuerst die als Verunreinigung wirkenden Elemente Fluor und
Chlor, unter Ausnutzung der hohen Partialdrücke dieser Verbindungen, abgetrennt werden. Dies ist ein
sogenannter Klinkerprozess, woran die Reduktion als nächster Prozessschritt angeschlossen ist. Im
Gegensatz zur Klinkerstufe ist dieser Prozess schmelzflüssig geführt. Dieses Konzept bietet unter
anderem aufgrund der Kompaktheit die Möglichkeit einer dezentralen Verwertung am Ort der
Entstehung. Damit entfallen die Transport- sowie Verarbeitungskosten und die daraus relsultierenden
Produkte können teilwiese werksintern weiterverwendet werden.
Basierend auf durchgeführten theoretischen Berechnungen mit FactSageTM, Charakterisierungen von
Stahlwerksstäuben und praktischen Untersuchungen im Labormaßstab wurden bereits auch Untersuchungen
im nächsten Scale-up, dem Technikumsmaßstab, durchgeführt.

[1] Stahleisen: Statistisches Jahrbuch der Stahlindustrie. Stahleisen GmbH. (2012);
[2] Stubbe, G. et al.: Schließung von Stoffkreisläufen beim Einsatz von verzinktem Schrott im
Oxygenstahlwerk. Stahl und Eisen 128 (2008), Seite: 55–60.
[3] European Commission: Reference Document on Best Available Techniques in the Non Ferrous
Metals Industries. http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/nfm_bref_1201.pdf,