Optimierte Ressourceneffizienz in der Konverterstahlerzeugung durch Phosphoranreicherung der LD-Schlacke

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1 Optimierte Ressourceneffizienz in der Konverterstahlerzeugung durch Phosphoranreicherung der LD-Schlacke Verbundpartner FEhS - Institut für Baustoff- Forschung e.v. Arbeitsgemeinschaft Hüttenkalk e.v Reterra Service GmbH Erich Friedrich Hüttenservice GmbH Salzgitter Flachstahl GmbH

2 Rohstoffintensive Prozesse: Stahlerzeugung In Deutschland erzeugt Mengen in 2008: Roheisen : 28,5 Mio. t Rohstahl : 42,8 Mio. t Nebenprodukte in 2008: Hochofenschlacke: 7,9 Mio. t Stahlwerksschlacke: 6,3 Mio. t Nutzung: 100 % 89 %

3 Ressourceneffizienz: Nebenprodukte Internal use for metallurgical purposes 10.8 % Interim storage 2.3 % Fertilizer 8,1 % Final deposit 11.1 % Building materials 67.7 % road construction: 29.4 % unbound rural road construction: 12.4 % earthwork: 25.4 % hydraulic engineering: 0.5 % Grundlagen: Entwicklung von Nutzungswegen Qualitätskontrolle der Produkte: - Factory Production Control - Fremdüberwachung durch anerkannte Institutionen gemäß Europ. & nat. Normen Kontinuierliche Bewertung & Weiterentwicklung der Einsatzmöglichkeiten

4 Vermartung in Tonnen Vermartung in Tonnen Ressourceneffizienz: Düngemittel aus Stahlwerksschlacke Umstellung von P- haltigen heimischen Erzen auf P-arme Importerze Produktneuentwicklung KoKa Thomasphosphat Konverterkalk Jahr

5 Ressourceneffizienz: Rohstoff Phosphat Natürliche Phosphatrohstoffe: - nur noch begrenzt verfügbar (~250 Jahre) - steigende Nachfrage (Ernährung Weltbevölkerung) - Cd-Gehalte der meisten Naturphosphate, - Phosphat meist nur bedingt pflanzenverfügbar (Apatit), Deutschland besitzt keine natürlichen Phosphatvorkommen. Circa 90 % des Phosphatimports Deutschlands gehen in die Landwirtschaft. Alternative: sekundäre phosphorhaltige Rohstoffe - Klärschlamm-Asche, % P 2 O 5, Verfügbarkeit ca t P/a - Tierkörper-Verbrennungsasche, ca. 36 % P 2 O 5, Verfügbarkeit ca t P/a Klärschlammasche Anmerkungen: - Phosphat der Aschen ist nur teilweise pflanzenverfügbar (Apatit)

6 Ressourceneffizienz: Nebenprodukte weiter entwickeln Ziel: Klärschlammasche + LD Schlacke Thomasphosphat mit ~ 20 % P 2 O 5 ~ 1,5 % P 2 O 5 ~ 10 % P 2 O 5 davon ~ 40 % ~ 95 % ~ 95 % pflanzenverfügbar Whitlockit + Dicalciumsilikat Calcium-Phosphat-Silikat Ca 3 (PO 4 ) Ca 2 Si 1-x P x O 4 Ca 15 (PO 4 ) 2 (SiO 4 ) 6 Lösungsweg: thermochemische Reaktion unter Nutzung des Wärmeinhalts flüssiger LD-Schlacke

7 Technologie: Problemfelder mehlfein, niedrige Schüttdichte, großes Volumen, Handling, Verstaubung Temperaturverlust durch Wärmestrahlung, hoher Schmelzpunkt, Viskosität Homogene, reaktionsfähige Mischung Mischung 20 t LDS + 8 t KSA (heiß) (kalt)

8 Technologie: Prozeßoptimierung Asche (P2O5, CaO, SiO2) Externe Behandlung in der Schlackenpfanne Klärschlammasche + LD Schlacke Thomasphosphat Whitlockit + Dicalciumsilikat Calcium-Phosphat-Silikat Ca 3 (PO 4 ) Ca 2 Si 1-x P x O 4 Ca 15 (PO 4 ) 2 (SiO 4 ) 6 1/2 O FeO Fe 2 O 3 + Energie

9 Ressourcen wirklich effizient nutzen! Konverterkalk: Kalk-reich, P 2 O 5 -arm, Thomasphosphat der 2. Generation Klärschlammasche, Tiermehlasche: P 2 O 5 -reich, P 2 O 5 nur bedingt pflanzenverfügbar Kalk-reich, P 2 O 5 95 % pflanzenverfügbar