Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust Using the 2sDR-process

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Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust Using the 2sDR-process
Abstract

                                 Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust
                                                  Using the 2sDR-process

                                                          Michael Auer and Jürgen Antrekowitsch

                               Steel mill dust from the electric arc furnace (EAF) route represents a well known secon-
                               dary resource in zinc metallurgy. A lot of research and development has been carried
                               out within the last decades, but no relevant breakthrough regarding an innovative
                               recycling technology has been established. More than 90 % of the generated dust in
                               Europe is treated via the Waelz kiln technology. However, less than 50 % of this high
                               zinc containing electric arc furnace dust is recycled globally. Disadvantages like the
                               recovery of only one metal, the contamination of the produced zinc oxide with halides
                               and the huge amount of newly generated residues are the reasons for building pressure
                               on the state-of-the-art technology. In times of limited dump capacities, increasing
                               landfilling fees and strategies for a circular economy, the described way of treatment
                               of potential by-products is hardly acceptable, even though the Waelz process is still
                               considered to be the best available technology.[2, 6, 7]
Metallurgische Nebenprodukte

                               For these reasons, the technology gets under pressure of newly developed recycling
                               methods, focusing on a multi metal recovery to allow a utilization of the present iron
                               as well as the use of the remaining slag in various sectors like cement industry up to
                               building and construction industry. One of these technologies is the 2sDR process
                               which is based on highly proved aggregates in metallurgical environment. The first
                               step consists of a vaporization of volatile compounds under oxidizing condition in a
                               short rotary kiln. The removal of halogens leads to a higher quality of the ZnO end-
                               product. The second part of the new technology is operated in an electric arc furnace
                               under reducing atmosphere and produces additionally to the ZnO an iron alloy which
                               can be reused in the steel mill and an oxidic phase for use in cement or construction
                               industry.[2, 6, 7]

                               222
Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust Using the 2sDR-process
Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub am Beispiel 2sDR-Verfahren

Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub
                am Beispiel 2sDR-Verfahren
                                    Michael Auer und Jürgen Antrekowitsch

1.            2sDR-Verfahren............................................................................................223

1.1.          Klinkern (1. Schritt).....................................................................................225
1.1.1.        Laborversuche..............................................................................................226
1.1.2.        Thermodynamische Berechnungen...........................................................227
1.2.          Reduktion (2. Schritt)..................................................................................228

2.            Ausblick.........................................................................................................229

3.            Literatur........................................................................................................ 230

                                                                                                                                      Metallurgische Nebenprodukte
Hoch zinkhaltige Stahlwerksstäube, wie sie bei der Produktion von Baustahl im Elek-
trolichtbogenofen (EAF) anfallen, sind heutzutage ein hinreichend bekannter sekun-
därer Rohstoff für die Zinkindustrie. Trotz erheblicher Nachteile wie die niedrige Pro-
duktqualität und der hohe Anteil an anfallendem Reststoff dominiert seit Jahrzehnten
der Wälzprozess die Aufarbeitung dieser Stäube. Europaweit werden mehr als 90 % der
hier erwähnten Elektrolichtbogenofenstäube (EAFD) im Wälz-Rohr behandelt. Die
Entwicklung neuer Verfahren, sowie Versuche der Prozessoptimierung am bestehen-
den Wälz-Verfahren führten in der Vergangenheit zu wenig marktdurchdringenden
Ergebnissen. [2, 6, 7]
Sinkende Deponiekapazitäten, damit verbundene steigende Entsorgungskosten und
globales Umdenken in Richtung Circular Economy führen zu steigendem Interesse
an der Etablierung eines innovativen Aufarbeitungskonzeptes für hoch zinkhaltigen
EAFD. Weiteres Potential für ein neues Verfahren liegt in der weltweit, im Vergleich
mit Europa, deutlich geringeren Recyclingrate von etwa 50 %. Derzeitige Forschungs-
arbeiten fokussieren sich daher vermehrt auf eine zusätzliche Eisenrückgewinnung
aus dem behandelten Staub und eine mögliche Anwendung der Endschlacke in der
Zement- oder Baustoffindustrie. [2, 6, 7]

                                                                                               1. 2sDR-Verfahren
Die Prozessidee des 2sDR-Verfahrens basiert auf zwei Verfahrensschritten (2 step Dust
Recycling). Im ersten Schritt werden flüchtige Bestandteile, größtenteils Halogenver-
bindungen, entfernt. Unter oxidierenden Bedingungen und Temperaturen zwischen
900 und 1.100 °C werden Elemente wie Chlor, Fluor, Cadmium und Blei zu einem
überwiegenden Teil aus dem Stahlwerksstaub entfernt, ohne einen signifikanten Verlust
an Zinkoxid in Kauf nehmen zu müssen.[5]

                                                                                                                              223
Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust Using the 2sDR-process
Michael Auer, Jürgen Antrekowitsch

                               Im zweiten Schritt findet die Reduktion des im Staub enthaltenen Zinkoxids statt. Als
                               Träger des Reduktionsmittels dient ein vorgelegtes Eisenbad. Die Temperaturführung
                               und der Prozessablauf erlauben eine Multi-Metall-Gewinnung. Neben Zink wird auch
                               das im Staub enthaltene Eisen extrahiert und in der Metalllegierung aufgefangen.
                               Ein weiterer Vorteil dieses Prozesses ist die Zusammensetzung des verbleibenden
                               Rückstandes, der zu großen Teilen aus Silizium- und Kalziumoxid besteht und nur
                               geringe Kontaminationen an Schwermetallen aufweist. Mit diesen Voraussetzungen
                               steht einer Anwendung in der Zementindustrie oder im Baustoffsektor nur wenig
                               im Wege.[5]
                               Das 2sDR-Verfahren stellt eine Alternative zum Wälz-Prozess dar und ermöglicht es
                               vor allem kleinen und mittleren EAF-Betreibern unabhängig von großen, zentrale
                               Recyclingunternehmen zu agieren. Die Vorteile des Verfahrens sind [6]
                               •     hohe Qualität des produzierten ZnO und damit leichtere Vermarktung,
                               •     die Wirtschaftlichkeit bei geringer Jahrestonnage (ab 10.000 Tonnen),
                               •     eine simultane Rückgewinnung von Zink, Eisen und anderen Legierungselementen,
                               •     geringe bzw. keine Transportkosten und
Metallurgische Nebenprodukte

                               •    niedrige Mengen an Rückständen (< 30 %) im Vergleich zum Wälz-Rohr. Bei einer
                                    Verwertung der entstehenden Halogene sowie des Kalzium Silikat reichen Reststof-
                                    fes, ist zudem eine Zero-Waste-Strategie realisierbar.
                               Bild 1 zeigt das Ablaufprinzip des 2sDR-Prozesses. In dieser Abbildung nicht ersichtlich
                               ist ein notwendiger, vorgeschalteter Aufbereitungsschritt. Ein Zwangsmischer sorgt für
                               die nötige Durchmischung bevor der Staub mittels Pelletierteller agglomeriert wird.
                               Die Halogene im Staub sorgen in Verbindungen mit dem zugegebenen Wasser für die
                               nötige Grünfestigkeit der Staubkugeln. Dieser vorgeschaltete Prozessschritt verringert
                               den Anteil an Carry-Over im Klinkerschritt und gewährleistet eine problemlose Hand-
                               habung beim Überführen des Zwischenproduktes in den Elektrolichtbogenofen.[4]

                                                                      Halogene: 100 g                      Zink-Oxid: 400 g

                                                                           Additive: 180 g

                                                                                                                         Eisen-
                                                                                                                         Legierung: 300 g
                                         EAF-Staub:                          Klinker: 900 g
                                          1.000 g                                                                        Rückstand: 380 g

                                                             Klinkern                           Reduktion
                                                        (Kurztrommelofen)                          EAF

                               Bild 1:       2sDR-Prozess – vereinfachtes Schema des Verfahrensablaufs
                               Quelle: Rauch Furnace Technology GmbH. Abgerufen über: https://www.rauch-ft.com/de/customized-engineering/customized-
                               engineering/top-blow-rotary-converter/; https://www.exportersindia.com/indian-suppliers/electric-arc-furnace.htm

                               224
Alternative Solutions for the Recycling of Steel Mill Dust Using the 2sDR-process
Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub am Beispiel 2sDR-Verfahren

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Halogenverbindungen mit Chlor und Fluor finden sich oft in Rückständen der Me-
tallurgie. Sie führen meist zu Problemen im Recycling-Prozess sowie zu erhöhtem
Korrosionsangriff an der Anlage. Im Falle des EAFD stammen die Verunreinigungen
aus dem eingeschmolzenen Stahlschrott sowie zum Teil aus Schlackenbildnern. Ober-
flächenbeschichtungen, Lacke und Kunststofffraktionen sind gängige Quellen für den
Eintrag von Halogenen in den Elektrolichtbogenofen. Unter den dort vorherrschenden
Prozesstemperaturen verflüchtigen Chlor und Fluor in Verbindung mit Blei, Kalium
oder Natrium und sammeln sich mit anderen flüchtigen Elementen wie Cadmium
und vor allem Zink im Staub.[4]
Bei der Aufarbeitung im Wälz-Rohr wird der Staub unter reduzierenden Bedingungen
bei Temperaturen zwischen 1.000 und 1.100 °C behandelt. Dabei wird das im Staub
enthaltene ZnO zu Zink reduziert und wie im EAF verflüchtigt. Dabei kommt es al-
lerdings auch zu einem erneuten Verdampfen der Halogen-Verbindungen, die zu einer
Verunreinigung des ZnO führen und damit die Produktqualität des Aufarbeitungspro-
zesses mindern. Neben dem Verringern des Zink-Gehaltes führen signifikante Mengen
an Chlor und Fluor auch zu Problemen in der Weiterverarbeitung des sogenannten

                                                                                                Metallurgische Nebenprodukte
Wälzoxides.[1, 4]
Das Einsatzgebiet des minderwertigen ZnO beschränkt sich ausschließlich auf die
primäre Zinkindustrie, wo es Anwendung als Ersatz für primäres Erzkonzentrat findet.
Die Substitutionsrate ist jedoch mit 10 bis 15 % beschränkt. Zum einen verschlechtert
der Einsatz von Wälzoxid die Energiebilanz im Röster und die enthaltenen Halogen-
verbindungen sorgen für unerwünschte Anbackungen. Außerdem kommt es bereits bei
geringen Konzentrationen von Cl und F zu erheblichen Problemen im weiteren Pro-
zessablauf. In der Zink Gewinnungselektrolyse führt Chlor zu einer erhöhten Korrosion
der Elektroden und bildet gesundheitsgefährdendes Chlorgas. Der Nachteil von Fluor
im Elektrolyten liegt in der Auflösung der oberflächlichen Aluminium-Oxidschicht
auf den Kathoden. Dies führt zu erhöhter Klebeneigung des raffinierten Zinks an den
Kathoden und damit verbundenen Ausfallzeiten und Verlusten.
Trotzdem ist der Ersatz von primären Erzkonzentraten durch sekundäres ZnO
erwünscht. Die großen Eisenfrachten, die über das Erzkonzentrat in die primäre
Zinkherstellung eingeschleust werden, sorgen für einen hohen Anteil an Fällungs-
rückstand, für den bis heute kein wirtschaftliches Aufarbeitungsverfahren existiert
und daher deponiert werden muss. Pro Tonne produziertem Zink fällt eine Tonne
Jarosit-Rückstand an.[1]
Eine gezielte Abtrennung von Chlor, Fluor und Blei aber auch Teilen von Natrium
und Kalium in einem vorgeschalteten Schritt hat daher mehrere Vorteile. Damit ist
es möglich,
•   die Produktqualität zu erhöhen,
•   die Anwendungsgebiete des produzierten ZnO zu vergrößern,
•   den Anteil an Fällungsrückstand in der primären Zinkherstellung zu verringern,

                                                                                          225
Michael Auer, Jürgen Antrekowitsch

                               •     den Prozessschritt auf die erhöhte Halogenbelastung auszulegen, um durch gezielte
                                     Abgasführung und Kühlung die Anlage vor erhöhter Korrosion zu schützen und
                               •      den abgeschiedenen, konzentrierten Halogenrückstand in einen möglichen Ein-
                                      satzstoff für spezielle Industriezweige umzuwandeln.

                               1.1.1. Laborversuche
                               Im Zuge dieser Prozessidee wurden Verflüchtigungsversuche in einer Thermowaage bei
                               verschiedenen Temperaturen durchgeführt, um die Absolutwerte sowie die Selektivität
                               der Halogenabtrennung bestimmen zu können. Die Ergebnisse der Gewichtsverläufe
                               sind in Bild 2 dargestellt.

                                      Masse
                                      %
                                      100
                                       99
                                       98
                                       97
Metallurgische Nebenprodukte

                                       96
                                       95                                             900 ºC
                                       94
                                       93
                                       92                                            1.000 ºC
                                                                                                       Bild 2:
                                       91                                            1.050 ºC
                                       90                                            1.100 ºC          Verflüchtigungsversuche zur
                                       89
                                            0         20          40         60      80
                                                                                                       Halogenabtrennung bei ver-
                                                                  Zeit    min                          schiedenen Temperaturen

                               Dabei ist die Temperaturabhängigkeit dieses Prozessschrittes klar ersichtlich. Neben
                               dem schnelleren Ablauf der Gewichtsabnahme bei höheren Temperaturen ist auch zu
                               erkennen, dass bei geringeren Temperaturen die absolute Gewichtsabnahme kleiner
                               ist als bei höheren Temperaturen. Zur Beurteilung der Selektivität der Halogenabtren-
                               nung wurden jeweils Proben vor und nach der Versuchsdurchführung genommen
                               und nasschemisch analysiert. Die besten Werte ergaben sich dabei, wie schon aus der
                               oben gezeigten Abbildung vorherzusehen, bei einer Prozesstemperatur von 1.100 °C.
                               Die Anfangskonzentration sowie die Analyse der Probe nach dem Klinkerschritt sind
                               in Tabelle 1 dargestellt.

                               Tabelle 1:       Anfangskonzentrationen des Elektrolichtbogenofenstaubs und Endkonzentrationen des
                                                geklinkerten Materials nach 90 Minuten bei 1.100 °C
                                                                  C ges      K      Na           Pb         Cl      F       Zn
                                   Temperatur
                                                                                                 %
                                                  Start (0 min)   0,56      1,30   1,70         3,30      3,60     0,57    38,40
                                   1.100 °C
                                                 Ende (90 min)    0,04      0,21   0,78         0,07      < 0,1    0,07    41,79

                               226
Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub am Beispiel 2sDR-Verfahren

Eine erfolgreiche Entfernung der Halogene wird durch stark gesunkene Chlor- und
Fluor-Werte bestätigt. Der Chlorgehalt liegt nach der oxidierenden Behandlung unter
0,1 % und die Fluorkonzentration ist auf 0,07 % gefallen. Weiters zeigen sich vermin-
derte Werte bei den Elementen Blei, Kalium und Natrium. Es ist davon auszugehen,
dass es sich dabei um jene Elemente handelt, die im Stahlwerksstaub vorrangig mit
Chlor und Fluor vergesellschaftet vorliegen.

                                                  1.1.2. Thermodynamische Berechnungen
Unterstützt wird die oben genannte Annahme durch thermodynamische Berechnun-
gen, angestellt mit HSC. Bei der Kalkulation der temperaturabhängigen Dampfdruck-
entwicklung für die wichtigsten Halogenverbindungen im EAFD, zeigen sich die in
Bild 3 dargestellten Diagramme. Dabei ist zu erkennen, dass die Cl- und F-Verbin-
dungen mit Pb, K und Na bei den vorherrschenden Temperaturen von 1.100 °C zur
Verflüchtigung neigen.

  Dampfdruck                                          Dampfdruck
  bar                                                 bar
  1,00                                                1,00

                                                                                                           Metallurgische Nebenprodukte
  0,75                                                0,75

  0,50                                                0,50

  0,25                                                0,25

     0                                                   0
           600     800   1.000 1.200   1.400                 600      800   1.000   1.200   1.400
                 Temperatur    ºC                                  Temperatur       ºC
                 PbCl2        KCl         NaCl2                    PbF2         KF             NaF

Bild 3:       Temperaturabhängige Dampfdrücke der wichtigsten Halogenverbindungen im Elektro-
              lichtbogenofenstaub

Außerdem neigen die Chorverbindungen von Pb, K und Na deutlich früher zur Ver-
flüchtigung als die Fluorverbindungen derselben Elemente. Eine weitere Erhöhung
der Prozesstemperatur ist nicht erwünscht. Einerseits soll der Energieverbrauch so
gering wie möglich gehalten werden, andererseits kommt es in weiterer Folge zu einer
Überschreitung der Sintertemperatur des Einsatzmaterials. Daraus resultierende Anba-
ckungen im Ofengefäß sowie Agglomeration während des Prozesses sind zu vermeiden.
Die Senkung des Kohlenstoffgehaltes ist, bei den vorherrschenden Bedingungen, auf
die sofortige Verbrennung zurückzuführen. Die selektive Entfernung der Halogen-
verbindungen führt zu einer Aufkonzentration des Zinks im geklinkerten Staub und
damit zu deutlich erhöhten Werten, im Vergleich zum Ausgangsmaterial.
Die genannten Versuche zeigen ein positives Bild bezüglich der Sinnhaftigkeit eines
vorgeschalteten Prozessschrittes Die beinahe vollständige Entfernung der unerwünsch-
ten Halogene aus dem EAFD erfolgt selektiv und in einer akzeptablen Zeitspanne.

                                                                                                     227
Michael Auer, Jürgen Antrekowitsch

                               1.2. Reduktion (2. Schritt)
                               Beim zweiten Schritt des 2sDR-Przesses handelt sich um eine karbothermische Reduk-
                               tion des geklinkerten Staubes auf einem vorgelegten Metallbad. Der in der Schmelze
                               gelöste Kohlenstoff reagiert mit dem im Staub enthaltenen ZnO zu Zink, das bei den
                               vorherrschenden Temperaturen zwischen 1.400 und 1.500 °C verdampft. In der oberen
                               Ofenatmosphäre bzw. im Abgasstrom kommt es, bei Kontakt mit Falschluft, zu einer
                               sofortigen Rückoxidation des Zinks zu ZnO. Dieses wird im Filterhaus aufgefangen und
                               stellt das Hauptprodukt des Recyclingverfahrens dar. Da die leicht flüchtigen Elemente
                               wie Chlor, Fluor und Blei bereits zu überwiegenden Teilen im ersten Schritt abgeschieden
                               wurden, ist eine hohe Produktqualität gewähreistet. Gehalte von mehr als 75 % Zn sind
                               ohne weiteres realisierbar. Die Verunreinigungen beschränken sich fast ausschließlich
                               auf Carry-Over und können mit entsprechender Prozessoptimierung weiter vermindert
                               werden. Im Vergleich dazu liegen die Zn-Gehalte im Wälzoxid bei 55 bis 60 %.[3]
                               Neben ZnO kommt es unter den angegebenen Prozessparameteren auch zu einer Re-
                               duktion des im Staub enthaltenen Eisen-Oxides. Das Metall sammelt sich mit anderen
                               Legierungselementen wie Chrom und Nickel im Metallbad und kann als Eisenlegierung
                               in das Stahlwerk zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen Verdünnungswirkung bei
                               der Wiederverwertung als Rohstoff in der Stahlerzeugung und dem geringeren Qua-
Metallurgische Nebenprodukte

                               litätsanspruch im Bereich der Baustahlproduktion, sind erhöhte Werte von Schwefel,
                               Kupfer oder anderen Stahlschädlingen in bestimmten Ausmaß verkraftbar.
                               Das Prinzip des Multi-Metall-Recycling führt dazu, dass nur die gewohnten Schlacken-
                               bildner wie CaO, SiO2, MgO und Al2O3, im Rückstand verbleiben. Mit einer Basizität
                               zwischen 0,9 und 1,2 ist die generierte Schlacke mit gängigen Reststoffen aus der
                               Eisen- und Stahlindustrie vergleichbar, die bereits als Produkt in der Zement- oder
                               Baustoffindustrie eingesetzt werden.
                               In Technikumsversuchen (50 bis 100 kg) erfolgte die Simulation des Prozesses im
                               größeren Maßstab. Der erste Schritt wurde dabei im TBRC an der Montanuniversität
                               Leoben (Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie) durchgeführt. Die Reduktion fand in
                               einem mit Gleichstrom betriebenen Elektrolichtbogenofen bei der Firma ARP GmbH
                               statt. Die Analysen der Endprodukte sind, anhand eines Beispiels, in Tabelle 2 dargestellt.

                               Tabelle 2:   Analysen aus den Technikumsversuchen
                                         Eisenlegierung                    Zink-Oxid                     Rückstand
                                 Konzentration        Ma.-%     Konzentration          Ma.-%   Konzentration       Ma.-%
                                      Zn               0,03         ZnO                96,20       ZnO              0,02
                                     Mn                0,71         MnO                 0,21       MnO              6,56
                                      Si              < 0,01        SiO2                0,62       SiO2            30,17
                                      Fe              95,82          Fe                 0,57        Fe              2,41
                                       C               2,20         CaO                 0,45       CaO             34,18
                                       P                0,1         PbO                 0,14       MgO             10,34
                                       S               0,27          Cl                 0,05       Al2O3           10,87
                                      Cu               0,25           F                 0,08       Cr2O3            0,43
                                      Cr               0,26
                                      Ni               0,13

                               228
Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub am Beispiel 2sDR-Verfahren

Die geringen Konzentrationen an Chlor, Fluor und PbO im Zink-Oxid zeigen den
positiven Einfluss des ersten Prozessschrittes auf die Produktqualität. Auch die Ver-
unreinigungen, die durch Carry-Over entstehen und damit den ZnO-Gehalt senken,
halten sich in Grenzen. Mit einer derartigen Produktqualität (> 96 %) und den geringen
Halogenkonzentrationen erweitert sich auch der Einsatzbereich als Konzentrat-Ersatz
in der primären Zinkherstellung. Die zuvor genannten Probleme im Röster oder in
der Elektrolyse sind deutlich reduziert. Eine Umgehung des Röstaggregates und ein
direkter Einsatz im Laugungsprozess wäre ebenso denkbar wie eine deutliche Erhöhung
der Substitutionsrate.
Die geringen Konzentrationen an Zn in der Eisenlegierung und an ZnO im Rückstand
zeigen die Effizienz des Prozesses. Der geringe Restgehalt an Fe in der Schlacke spricht
für einen positiven Ablauf der Eisenreduktion während der zweiten Prozessstufe. Die
Einnahmen durch die produzierte Eisenlegierung stehen in keiner Relation zur Cash-
Cow – dem hochreinen ZnO-Staub. Dennoch ist die Reduktion des Eisens aus ökolo-
gischer Sicht unumgänglich. Zero Waste oder Circular Economy Strategien sind im
Bereich von EAFD nur dann realisierbar, wenn auch die Wertmetalle, die sich neben
Zink im Staub befinden, wiedergewonnen werden und nicht in der Prozessschlacke

                                                                                                Metallurgische Nebenprodukte
verbleiben.
Betrachtet man die Analyse des entstandenen Rückstandes, zeigen sich keine Hürden
für die Weiterverarbeitung im Zement- oder Baustoffsektor. Weder die Basizität noch
die Konzentrationen an Schwermetallen zeigen signifikante Abweichungen zu Rest-
stoffen der Eisen- und Stahlindustrie, die bereits in dem angesprochenen Bereichen
Anwendung finden.

                                                                               2. Ausblick
Die geringe Produktqualität und die große Menge an anfallenden Reststoffen, wird
die Zukunft des Wälz-Prozess und seinen Status als state-of-the-art Verfahren für
das Recycling von hoch zinkhaltigen Stahlwerksstäuben in Frage stellen. Vor allem
die sinkenden Deponiekapazitäten in Europa und damit verbundene steigende Ent-
sorgungskosten werden den Druck auf das Verfahren weiter erhöhen. Aber auch der
Wunsch eines nachhaltigen Recyclingverfahrens für EAFD und globales Umdenken
in Richtung Circular Economy werden die Etablierung neuer Prozesse vorantreiben.
Das von der Montanuniversität und ARP gemeinschaftlich entwickelte 2 step Dust
Recycling erfüllt all diese Anforderungen [4]:
•   Multi-Metall-Recycling,
•   Verwertung des produzierten Rückstandes in der Zement- oder Baustoffindustrie,
•   Verfolgung einer Zero-Waste-Strategie,
•   Hohe Produktqualität und
•   Mini-Mill-Lösung.

                                                                                          229
Michael Auer, Jürgen Antrekowitsch

                               Erste CAPEX-Berechnungen der Hauptaggregate des Prozesses, der erforderlichen
                               Infrastruktur, Gebäuden und Bauarbeiten kamen zu einem Ergebnis von etwa
                               15 Millionen EUR. Bei der Annahme eines durchschnittlichen Zink-Gehaltes von
                               28 bis 30 % im Stahlwerksstaub liegt die Wirtschaftlichkeitsgrenze bei einer Anla-
                               genkapazität von etwa 10.000 Tonnen pro Jahr. Unter Berücksichtigung der Preis-
                               schwankungen im Zinkpreis in den letzten zehn Jahren liegt die Amortisationszeit
                               bei etwa vier Jahren.[4]
                               Im nächsten Schritt soll der Prozess in den Pilotmaßstab übergeführt werden, um ein
                               detailgetreues Bild für eine mögliche Prototypen- bzw. Industrieanlage generieren zu
                               können. Im Rahmen eines Projektes wird in Zusammenarbeit mit einem Anlagenbauer
                               ein Basic Engineering erfolgen. Unter den weiteren Projektpartnern befindet sich ein
                               Stahlwerk, das sowohl den EAFD für die Versuche zur Verfügung stellt als auch als
                               möglicher, erster Kunde der neuen Technologie angesehen werden kann. Außerdem
                               kümmert sich ein zertifiziertes Baustoffinstitut um etwaige Anwendungsgebiete des
                               produzierten Reststoffes und ein spezialisiertes Institut um die Charakterisierung
                               und Analytik der Einsatzstoffe und Produkte. Angeführt wird dieses Konsortium
                               vom Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie an der Montanuniversität Leoben in enger
                               Zusammenarbeit mit ARP GmbH. Erste Ergebnisse aus den Pilotversuchen werden im
Metallurgische Nebenprodukte

                               zweiten Halbjahr 2020 einen genaueren Einblick in den Prozessablauf im industriena-
                               hen Maßstab geben. Außerdem können konkretere Aussagen über CAPEX, OPEX und
                               Amortisierungszeiten getroffen und bei positiven Resultaten mit der Vermarktung der
                               neuen 2sDR-Technologie begonnen werden.

                               3. Literatur
                               [1] Antrekowitsch, J.: Aufarbeitung zinkhältiger Stahlwerksstäube unter besonderer Berücksichti-
                                   gung der Halogenproblematik. Dissertation, Montanuniversität Leoben, 2004

                               [2] Antrekowitsch, J.; Hanke, G.: Steel mill dust – only a zinc resource or a potential material for
                                   multi metal recycling. In: Sustainable industrial processing summit and exhibition, 2018

                               [3] Antrekowitsch, J.; Rösler, G.; Steinacker, S.: State of the Art in Steel Mill Dust Recycling. In:
                                   Chemie-Ingenieur-Technik 87 (11), 2015, S. 1498-1503

                               [4] Auer, M.; Antrekowitsch, J.; Hanke, G.: 2sDR An innovative mini mill concept for EAF dust
                                   recycling. In: Wastes: Solutions, Treatments and Opportunities III, 2019, S. 500-505

                               [5] Rösler, G.; Pichler, C.; Antrekowitsch, J.; Wegscheider, S.: 2sDR: Process Development of a Sus-
                                   tainable Way to Recycle Steel Mill Dusts in the 21st Century. In: JOM 66 (9), 2014, S. 1721–1729

                               [6] Rütten, J.: Various Concepts for the Recycling of EAFD and Dust from Integrated Steel Mills.
                                   In: 3rd Seminar, Networking between Steel and Zinc, GDMB, Leoben, 2011

                               [7] Schneeberger, G.; Antrekowitsch, J.; Pichler, C.: Development of a New Recycling Process for
                                   High Zinc Containing Steel Mill Dusts including a Detailed Characterization of an Electric Arc
                                   Furnace Dust. In: BHM 157 (1), 2012, S. 1-6

                               230
Alternative Lösungen für das Recycling von Stahlwerksstaub am Beispiel 2sDR-Verfahren

             Ansprechpartner
            Dipl.-Ing. Michael Auer
            Montanuniversität Leoben
            Doktorand
            Nichteisenmetallurgie
            Franz Josef-Straße 18
            8700 Leoben, Österreich
            +43 3842 402 5256
            michael.auer@unileoben.ac.at

                                                                                         Metallurgische Nebenprodukte

                                                                                   231
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
         Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der
         Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind
         im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

                         Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky,
                             Dieter Georg Senk, Hermann Wotruba,
                        Helmut Antrekowitsch, Roland Pomberger (Hrsg.):

                             Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 7
                         – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen –

                   ISBN 978-3-944310-53-4 Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH

Copyright: Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc., Dr.-Ing. Stephanie Thiel
Alle Rechte vorbehalten

Verlag:                 Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH • Neuruppin 2020
Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.
Erfassung und Layout:   Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Claudia Naumann-Deppe,
                        Janin Burbott-Seidel, Martin Graß, Roland Richter, Sarah Pietsch,
                        Cordula Müller, Gabi Spiegel
Druck:                  Universal Medien GmbH, München

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