r 3 Verbundprojekt SubMag Universität Duisburg-Essen FELS Werke GmbH OCC GmbH Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG Deike, R., Brümmer, A., Smaha, B. URBAN MINING Kongress & r³ Statusseminar Strategische Metalle. Innovative Ressourcentechnologien 11./12.06.2014, Messe Essen
Branntkalke in unterschiedlichen Korngrößen Branntkalk Korngröße < 100 µm Branntkalk Korngröße < 0,5 1,0 mm URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 2
Entschwefelungsversuche im Labormaßstab Tongrafit-Tiegel Schmelztemperaturregelung Induktionsspule mit feuerfester Auskleidung Thermoelement für Dauertemperaturmessung URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 3
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Auflösungsverhalten unterschiedlicher Entschwefelungsmittel 0 Min. 5 Min. 10 Min. 15 Min. Zugabe 1% bezogen auf Schmelzmasse: - Branntkalk Korngröße 0,5 1,0 mm URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 5
Auflösungsverhalten unterschiedlicher Entschwefelungsmittel 0 Min. 5 Min. 10 Min. 15 Min. Zugabe 1% bezogen auf Schmelzmasse: - Na 2 CO 3 (Soda) URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 6
Auflösungsverhalten unterschiedlicher Entschwefelungsmittel 0 Min. 5 Min. 10 Min. 15 Min. Zugabe 1% bezogen auf Schmelzmasse: - 90% Branntkalk - 10% CaF 2 URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 7
Schwefelgehalt [Mass.-%] Wirksamkeit von Entschwefelungsmitteln im Labormaßstab 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0 10 20 30 40 50 Zeit [Min.] 1,5% Weichbranntkalk < 100µm - 1500 C 1,5% Hartbranntkalk < 100µm - 1500 C 1,5% Branntkalk < 20µm - 1500 C 1,5% Branntkalk 10% Na2CO3-1500 C 1,5% Uncoated PCC - 1500 C 1,5% Calciumcarbonat < 100µm - 1500 C 1,5% Weichbranntkalk +20% FeO - 1500 C 1,5% Weichbranntkalk + 50% FeO - 1500 C 1,5% 50%Al2O3, 47%CaO, 3%MgO - 1500 C 1,5% 50%Na2CO3,50%FeO - 1500 C 1,5% Basis Na2CO3 1,5% 48%CaO, 45%Al2O3, 7%Na2CO3-1500 C 1,5% 46%CaO, 43%CaO, 7%C - 1500 C 1,5% 45%Al2O3, 42%CaO, 8%CaC2, 5%Na2CO3-1500 C 1,5% 100% Ca(OH)2-1500 C 1,5% 40%CaO, 40%Al2O3, 20%CaC2-1500 C 1,5% Weichbranntkalk + 20%CaC2-1500 c 1,5% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1500 C 3,0% Basis Na2CO3-1500 C 3,0% Hartbranntkalk < 100µm - 1500 C 3,0% Basis CaO-CaF2-1500 C 3,0% 100% Ca(OH)2-1500 C 3,0% CaO-Al2O3-CaC2-1500 C 3,0% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1550 C 3,0% Basis CaO-CaF2-1550 C 4,0% @ 5 Min. Basis Na2CO3-1500 C URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 8
Schwefelgehalt [Mass.-%] 0,12 0,10 1,5% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1500 C 1,5% Na2CO3 Wirksamkeit 3,0% Na2CO3-1500 C 3,0% Hartbranntkalk < 100µm +10% CaF2-1500 C ausgewählter 3,0% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1550 C 3,0% Hartbranntkalk < 100µm +10% CaF2-1550 C 4,0% @ 5 Min. Na2CO3-1500 C Entschwefelungsmittel 0,08 0,06 Branntkalk Korngröße < 1,0 mm bei 1550 C (0,5% Zugabe im 15 Min.-Takt) Branntkalk Korngröße < 1,0 mm bei 1500 C (0,5% Zugabe 15 Min.-Takt) 0,04 Basis CaO-CaF 2 bei 1500 C (1,0% Zugabe 15 Min.-Takt) Basis CaO-CaF 2 bei 1550 C (1,0% Zugabe 15 Min.-Takt) 0,02 Basis Na 2 CO 3 bei 1500 C (0,5% Zugabe im 15 Min.-Takt) Basis Na 2 CO 3 bei 1500 C (1,0% Zugabe 15 Min.-Takt) 0,00 0 10 20 30 40 50 Zeit [Min.] Basis Na 2 CO 3 bei 1500 C (1,0% Zugabe im 5 Min.-Takt) URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 9
Kohlenstoffgehalt [Mass.-%] Schwefelgehalt [Mass.-%] 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 1,5% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1500 C Entwicklung von Schwefel- 1,5% Na2CO3 und 3,0% Kohlenstoffgehalten Na2CO3-1500 C 3,0% Hartbranntkalk < 100µm +10% CaF2-1500 C im 3,0% Entschwefelungsversuch Branntkalk 0,5-1,0mm - 1550 C 3,0% Hartbranntkalk < 100µm +10% CaF2-1550 C 4,0% @ 5 Min. Na2CO3-1500 C 0,00 4,0 0 10 20 Zeit [Min.] 30 40 50 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 Zeit [Min.] 0 10 20 30 40 50 Zeit [Min.] URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 10 1,5% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1500 C 1,5% Basis Na2CO3 3,0% Basis Na2CO3-1500 C 3,0% Basis CaO-CaF2-1500 C 3,0% Branntkalk 0,5-1,0mm - 1550 C 3,0% Basis CaO-CaF2-1550 C 4,0% @ 5 Min. Basis Na2CO3-1500 C
Entschwefelungsversuche im Technikumsmaßstab URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 11
Versuche zu Grenzflächenreaktionen zw. Magnesium und Fe-C-Schmelzen URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 12
Gefügestrukturen im Bereich der ursprünglichen Mg-Partikel Eisengefüge Ursprünglicher Ort Magnesiumpartikel URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 13
Gefügestrukturen im Bereich der ursprünglichen Mg-Partikel auffällige Stelle URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 14
Reaktionsraum lichtmikroskopische Aufnahme Unterschiedliche Strukturen im Partikel erkennbar. Eine um das Partikel verlaufende Grenzschicht (gräulich) ist zu erkennen. URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 15
REM-Aufnahmen im Bereich der Grenzfläche Außen Innen URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 16
REM-Aufnahmen im Bereich der Grenzfläche URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 17
REM-Mapping im Bereich der Grenzfläche Fe Mg S URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 18
REM-Mapping im Bereich der Grenzfläche URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 19
REM-Aufnahmen im Bereich der Grenzfläche Spektrum in Statistik C O Mg Al Si S Mn Fe Spektrum 1 Ja 2.64 97.36 Spektrum 2 Ja 3.60 6.41 3.91 86.08 Spektrum 3 Ja 7.39 5.11 1.10 1.90 2.62 81.88 Spektrum 4 Ja 10.63 31.40 1.17 40.96 7.41 8.42 Spektrum 5 Ja 26.28 45.31 5.46 22.95 Spektrum 6 Ja 22.05 42.83 3.97 31.16 Spektrum 7 Ja 7.03 1.05 0.73 91.18 Spektrum 8 Ja 5.02 2.10 35.14 1.21 56.54 Max. 7.39 10.63 31.40 1.90 3.91 45.31 7.41 97.36 Min. 5.02 3.60 1.10 1.17 1.05 0.73 1.21 8.42 URBAN MINING Kongress & r 3 Statusseminar, Essen, 11./12. 6 2014 20