Projekt INNOMET

Zinkhaltige Stahlwerksstäube und Schlacken, wie sie bei der Eisen- und Stahlproduktion über die Route Hochofen-Konverter oder beim Elektrolichtbogenofen (EAF) anfallen, können als bedeutende Sekundärrohstoffe angesehen werden. Gegenwärtig zählen zwei Verfahren zum Stand der Technik bezüglich der Abtrennung und Gewinnung von Zink aus Stahlwerksstäuben, nämlich pyrometallurgische und hydrometallurgische Verfahren. Einige Prozessrouten erzeugen jedoch wiederum nicht verwertbare Sekundärabfälle und können teilweise nur unter hohen Kosten betrieben werden und sind daher ökologisch gesehen nicht als nachhaltig einzustufen. Das Waelz-Verfahren (Drehrohrprozess) und das INMETCO-Verfahren (Direktreduktionsverfahren in einem Schachtofen) sind zwei großtechnisch existierende pyrometallurgische Verfahren. Ein globales Umdenken in Richtung Kreislaufwirtschaft, aber auch sinkende Deponiekapazitäten und erhebliche Entsorgungskosten führen zu steigendem Interesse an innovativen Aufarbeitungskonzepten für hoch zinkhaltige Stahlwerksstäube und Schlacken. Ein innovativer, umweltfreundlicher und energieeffizienter Ansatz ist hier die biologische Metallrückgewinnung aus Stäuben und Schlacken (= Bioleaching). Bioleaching ist ein natürlich vorkommender, mikrobieller Prozess, bei dem verschiedene Metalle aus Erzen oder anderen metallhaltigen Stoffen durch die Bildung von organischen und anorganischen Säuren, Oxidations- und Reduktionsreaktionen und die Ausscheidung von komplexbildenden Substanzen in Lösung gebracht werden.

Eine optimierte Metallrückgewinnung aus metallurgischen Reststoffen (Stäube und Schlacken) soll im Projekt INNOMET durch eine semi-kontinuierliche Behandlungskombination aus biologischem Laugen (Bioleaching) durch Mikroorganismen und nachgeschalteter Metallrückgewinnung (bioelektrochemische Abscheidung bzw. fraktionierte Fällung) erreicht werden. Darüber hinaus soll ein Laugungsverfahren mittels niederschmelzender eutektischer Solvents erprobt werden. Laugungsverfahren, wie das Bioleaching, bieten energiesparsame Methoden (Atmosphärendruck, niedrige bis moderate Temperaturen), um Metalle aus oxidischen Feststoffgemischen in Lösung zu bringen. Durch geeignete Kopplung von Leaching mit selektiven Abscheidemechanismen können Metallfraktionen in raffinierter Form zurückgewonnen werden.

Das Projekt INNOMET zielt auf die optimierte Metallrückgewinnung aus metallurgischen Reststoffen (Stäube und Schlacken) ab. Dadurch soll ein eisenreicher Sekundärrohstoff gewonnen werden, der in den Stahlwerksprozess rückgeführt werden kann. Die im Projekt untersuchten Reststoffe sind Gichtstaub und Gießhallenstaub, die beim Hochofenprozess anfallen, Staub aus dem Elektrolichtbogenofen und Schlacke aus dem Konverter, welche beim Stahlherstellungsprozess anfallen. Die Ziele von INNOMET sind:

• Kombinierte Betrachtung aus Bioleaching und nachfolgender Metallrückgewinnung zur Erzeugung eisenreicher Sekundärprodukte sowie einer Nichteisenmetalllegierung.
• Einsatz niederschmelzender eutektischer Schmelzphasen als Lösungsmittel zur Laugung von Stahlwerksschlacke, zur selektiven und energiesparenden Phosphorausbringung in Form von Phosphaten
• Spezielle Mischungen aus feinkörnigen metallurgischen Reststoffen (Stäube aus der Reinigung von Prozessgasen) für eine nachhaltige und effiziente Behandlung einer oder mehrerer Reststoffströme aus einem Stahlwerksprozess
• Bewertung möglicher CO₂-Reduktionspotenziale durch den Ersatz von Roherz für die Primärproduktion durch die eisenreiche Sekundärprodukte