In dem Pro­jekt WäGieS soll der Ein­satz von Wälz­roh­schla­cken aus dem Zn-Recy­cling als alter­na­ti­ver Sekun­där­roh­stoff in Eisen­gie­ße­rei­en unter­sucht wer­den. Das über­ge­ord­ne­te Ziel ist die Opti­mie­rung der Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz bei gleich­zei­ti­ger CO₂-Reduk­ti­on zur ganz­heit­li­chen Nut­zung von Ressourcen.

Hintergrund

Bis­her wer­den die­se Schla­cken auf­grund ihrer Zusam­men­set­zung und tech­ni­schen Eigen­schaf­ten depo­niert. Es ist bekannt, dass Eisen (Fe) aus den Schla­cken gewon­nen wer­den kann, das Metall jedoch Stör­ele­men­te wie Kup­fer (Cu), Chrom (Cr) und Zink (Zn) beinhal­tet. Das ver­hin­dert eine Ver­wen­dung in der Stahlerzeugung.

Das Ziel der Reduk­ti­ons­pro­zes­se von Erzen und Rest­stof­fen ist die Aus­beu­te der ent­spre­chen­den Wert­stof­fe auf mög­lichst 100% zu brin­gen. Aus tech­ni­schen und öko­no­mi­schen Punk­ten gibt es jedoch für jeden Pro­zess­schritt Gren­zen. Das führt zur Aus­schleu­sung wert­stoff­hal­ti­ger Mate­ria­li­en aus den Pro­zes­sen, wel­che als Fol­ge häu­fig depo­niert wer­den. Die­se Mate­ria­li­en kön­nen in Ihrer Zusam­men­set­zung Antei­le von Wert­stof­fen wie Eisen (Fe), Nickel (Ni), Chrom (Cr), Kobalt (Co), Man­gan (Mn), Molyb­dän (Mo), Zink (Zn) und wei­te­ren Metal­len beinhal­ten, wel­che meist in ihrer oxi­dischen Form vor­lie­gen. Dane­ben kön­nen auch mine­ra­li­sche Wert­stof­fe ent­hal­ten sein, wie z.B. Kalk­trä­ger, die in der Zement­in­dus­trie oder als reak­ti­ve Bestand­tei­le in Zement und Beton genutzt werden.

Bei der Pro­duk­ti­on von Roh­stahl aus Stahl­schrott in Kon­ver­ter, Stahl­werk und Elek­tro­ofen ent­ste­hen je pro­du­zier­ter Ton­ne Stahl bis zu 23 kg Stäu­be und Schläm­me. Da Stahl­schrot­te oft­mals ver­zink­te Antei­le ent­hal­ten, fin­den sich expli­zit in Elek­tro­ofen- und Kon­ver­ter­stäu­ben Zink­kon­zen­tra­tio­nen mit bis zu 31 Gew.-% Zink­oxid (ZnO). Die­se wer­den meist zur Zink-Rück­ge­win­nung ein­ge­setzt. Das im Wälz­rohr­ofen redu­zier­te metal­li­sche Zink (Zn) wird bei Tem­pe­ra­tu­ren > 1000℃ abde­stil­liert und in einer nach­ge­schal­te­ten Ver­bren­nung zu Zink­oxid (ZnO) oxi­diert. Danach wird das ZnO über Staub­fil­ter aus dem Ofen­staub aus­ge­tra­gen. Als wei­te­rer Rest­stoff ent­steht eine wäh­rend der Abküh­lung, zer­fal­len­de Schla­cke, die sich vor­wie­gend aus Eisen-Oxi­den (FeO), Cal­ci­um-Sili­ka­ten (CaSiO₃), metal­li­schem Eisen (Fe) und ver­schie­de­nen Zink-Pha­sen zusammensetzt.

Untersuchungen zur Aufbereitung der Metalle