Aus dem Staub machen

8. Dezember 2009, 19:57
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145.000 Tonnen Staub wurden 2008 in der heimischen Stahlindustrie produziert - Ein besonders umweltbelastender Müll, den Forscher nun mit einer neuen Methode zu Zink weiterverarbeiten wollen

Täglich werden allein in Österreich rund 20.000 Tonnen Stahl erzeugt. Mit jeder Tonne fallen auch an die 20 Kilo stark schwermetallhältigen Staubes an - im Jahr 2008 waren es etwa 145.000 Tonnen. Was passiert damit? "Diese Stäube müssen deponiert oder aufgearbeitet werden", erläutert Harald Raupenstrauch vom Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik der Montanuniversität Leoben. Mit bis zu 150 Euro pro deponierter Tonne eine kostspielige Angelegenheit, die auch eine potenzielle Umweltgefährdung mit sich bringt. Damit die Industriestäube nicht vom Wind verweht werden, vermischt man sie zum Deponieren mit Zement. Dadurch verringert sich auch die Gefahr, dass Schwermetalle ausgelaugt werden.

So problematisch sie für die Umwelt sein können, so gewinnträchtig wäre eine Wiedergewinnung dieser Reststoffe für die Industrie. Von besonderem Interesse ist dabei Zink, das über Automobilschrotte in großen Mengen in die Stahlerzeugung gelangt und die dabei entstehenden Stäube anreichert. "Da wir in Österreich keine größeren Zinkvorkommen haben und der Preis für dieses Metall gegenwärtig sehr hoch ist, wird auf diese Weise ein wertvoller Reststoff vergeudet", erklärt Raupenstrauch. Zwar gibt es bereits eine Reihe von Recyclingverfahren für wiederverwertbare Reststoffe, doch diese lassen in puncto Effizienz und Reinheit des wiedergewonnenen Metalls noch zu wünschen übrig.

Industrietauglich machen

Vor diesem Hintergrund entwickelten Forscher vom Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie in Leoben gemeinsam mit der Vorarlberger Firma Tribovent ein innovatives Verfahren, mit dem in einem sogenannten Flash-Reaktor Zink in großer Reinheit aus Industriestäuben recycelt werden kann.

Das Herzstück dieser Anlage besteht aus einem Dosiersystem für den Staub, einer Brennereinheit und einer darunterliegenden Brennkammer. Der Staub wird über das Dosiersystem in die Brennereinheit geleitet und mit Sauerstoff homogen vermischt. Mittels einer Brenngas-Sauerstoffflamme kommt es anschließend zu einer Verschlackung des Staubes.

Dabei entsteht ein Abgas, das auch dampfförmiges Zink enthält. Dieses oxidiert im Zuge einer Nachverbrennung schließlich zu festem Zinkoxid. Um dieses Verfahren industrietauglich zu machen, ist die Expertise der Leobener Thermoprozesstechniker gefragt: "Unsere Aufgabe ist es, eine maximale Produktausbeute und -qualität mit einem Minimum an Energieaufwand zu koppeln", umreißt Raupenstrauch die hochgesteckten Ziele seiner Arbeitsgruppe. Eine der großen Herausforderungen dabei ist die optimale Auslegung sowohl des Rückgewinnungsprozesses als auch der nötigen Hardware.

"Immerhin haben wir es hier mit einem Hochtemperaturprozess mit bis zu 1900 Grad zu tun", schildert der Experte. "Dabei wird ein brennbares Gas produziert, das keinesfalls aus der Anlage entweichen darf." Dringt durch eine undichte Stelle Luft ein, entstehen lokal extreme Temperaturen, denen kein Werkstoff gewachsen ist.

Hoffnungen in den Reaktor

Alles andere als trivial ist es auch, den Zinkdampf, der schließlich zum festen Zinkoxid oxidiert, fein säuberlich von der Schlacke zu trennen. In weiterer Folge soll der Flash-Reaktor mit einem induktiv beheizten Koksbett (InduCarb-Verfahren) kombiniert werden. Am Ende dieses zweistufigen Recyclingprozesses steht ein Wertstoff, der als Farbpigment oder zum Verzinken in der Industrie genutzt werden kann. Angesichts des damit verbundenen Gewinn- und Sparpotenzials überrascht es nicht, dass die einschlägige Industrie im In- und Ausland große Hoffnungen mit dem Reaktor verbindet. "2010 werden die Versuche für die Voestalpine Stahl GmbH abgeschlossen", sagt Raupenstrauch. "Mit diesen Erkenntnissen soll umgehend eine großtechnische Anlage gebaut werden." Auf der Interessentenliste steht auch ein großer türkischer Stahlkonzern, der sich bereits für Versuche mit seinen Stäuben angemeldet hat.

Da die neue Anlage nicht nur einen problematischen Reststoff in einen begehrten Wertstoff verwandeln, sondern auch die dafür eingesetzte Energie wieder zurückgewinnen will, werden sich die Forscher im nächsten Schritt vor allem mit der Optimierung der Energieeffizienz befassen. "In diesem Prozess geht es um große Volumenströme bei sehr hohen Temperaturen, wodurch der Energiebedarf beträchtlich ist", sagt Raupenstrauch. "Unser Verfahren hat das Potenzial, diese Energie sehr effizient wiederzuverwerten."

Ein umfassendes Recyclingkonzept also, das gerade in einem ökologisch heiklen Sektor wie der Metallindustrie beträchtliche Einsparungen an (Umwelt-)Kosten möglich machen soll. (Doris Griesser/DER STANDARD, Printausgabe, 09.12.2009)

 

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    Bei der Stahlproduktion fällt schwermetallhältiger Staub an: Ihn will man in Zukunft wiederverwerten.

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