Carbo-thermal reduction of basic oxygen furnace slags with simultaneous removal of phosphorus via the gas phase

Titel in Übersetzung: Carbo-thermische Reduktion von LD-Konverterschlacken bei gleichzeitiger Entfernung von Phosphor über die Gasphase

Christoph Ponak

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Die weltweit produzierte Stahlmenge ist aktuell auf einem Höchststand. Für die Wettbewerbsfähigkeit von Stahlherstellern ist Ressourceneffizienz ein Schlüsselfaktor. Im Zuge der Stahlherstellung auf der Hochofen-Konverter-Route entstehen riesige Mengen an Stahlwerksschlacken. Etwa ein Viertel dieses Kuppelprodukts der Stahlherstellung besteht aus wertvollen Elementen wie Eisen, Chrom, Mangan und Phosphor in Form von Oxiden und Phosphaten. Werden diese carbo-thermisch vollständig reduziert – was einen Aufbereitungsansatz darstellt, dem momentan viel Forschungsaufwand gewidmet wird – reichert sich Phosphor im gewonnenen Metallprodukt an. Da Phosphor auf der genannten Stahlherstellungsroute nur im Sauerstoffkonverter entfernt werden kann und dessen Leistung in dieser Hinsicht limitiert ist, ist ein stahlwerksinterner Wiedereinsatz der Legierung aus der Reduktion nicht möglich, ohne die Rohstahlqualität negativ zu beeinflussen. Im Zuge dieser Arbeit wird ein neuartiges Reaktorkonzept namens InduRed angewendet, um Phosphor während der Reduktion über die Gasphase zu entfernen. Dadurch konnten nach entsprechender Schlackenmodifikation Entfernungsraten von bis zu ca. 83% erreicht werden. Das Schlackenprodukt ist weitgehend frei von Eisen, Chrom und Phosphor. Zusätzlich wird der Einsatz dieses Reaktorkonzepts als Schritt in einer alternativen Verfahrensroute untersucht. Der zuvor erwähnte Reduktionsschritt soll dazu in einem Standardaggregat durchgeführt werden, sodass sich Phosphor vollständig im Metallprodukt anreichert. Die entstehende Legierung soll anschließend in einem zusätzlichen Konverter so behandelt werden, dass sich vorrangig Chrom und Phosphor in der Schlacke anreichern. Diese Schlacke soll dann im genannten Reaktor reduziert werden, um eine weitestgehend phosphorfreie Metalllegierung zu produzieren. Im Zuge dieser Arbeit wurden solche Schlacken synthetisch hergestellt und carbo-thermisch nach dem Stand der Technik sowie im InduRed-Reaktor reduziert. Die Schlackenzusammensetzung basiert auf theoretischen Überlegungen und enthält auch hohe Mangananteile. Im InduRed-Reaktor konnten verglichen mit dem Stand der Technik und des Wissens weit höhere Phosphorentfernungsraten von bis zu 42% erzielt werden. Es wurde dennoch ein Einfluss hoher Chrom- und Mangangehalte auf die Phosphorentfernung festgestellt.
Titel in ÜbersetzungCarbo-thermische Reduktion von LD-Konverterschlacken bei gleichzeitiger Entfernung von Phosphor über die Gasphase
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Antrekowitsch, Helmut, Mitbetreuer (intern)
  • Antrekowitsch, Jürgen, Beurteiler B (intern)
  • Raupenstrauch, Harald, Betreuer (intern)
  • Siebenhofer, Matthäus, Beurteiler A (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Stahlwerksschlacke
  • Phosphor
  • Reduktion
  • Induktion
  • Chrom
  • Recycling
  • Metallurgie
  • Sekundärrohstoff

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