GeoCRM - Geometallurgische Aufbereitung von Stahlwerkschlacken zur Kreislaufführung von Kritischen Rohstoffen und CO2-Bindung

Ausgangssituation:

Die deutsche Stahlherstellung bildet mit einer jährlichen Rohstahlproduktion von 37 Mt/a (2022), was ca. 27% der europäischen Produktionsmenge entspricht, einen essentiell wichtigen Wirtschafts- und Werkstoffzweig. Kritische Rohstoffe („critical raw materials“-CRM), wie Vanadium und Phosphor sind sowohl in den eingesetzten Rohstoffen (z.B. Erze) als auch dem mengenmäßig größten Nebenprodukt Schlacke enthalten. Schlacken erfüllen im Prozess wichtige metallurgische Aufgaben, wie die Aufnahme unerwünschter chemischer Verbindungen. Deren Zusammensetzung wird dazu gezielt eingestellt. Aus ökologischen, ökonomischen und kreislaufwirtschaftlichen Gesichtspunkten sollten CRM zukünftig aus den Schlacken zurückgewonnen werden. Besondere Aufmerksamkeit liegt dabei auf der Entwicklung von Schlüsseltechnologien zum Recycling der Schlackenmatrix und/oder Materialaufwertung für andere Produktionszweige wie die Zuschlagsstoffe in der Zementherstellung

Projektziele:

Ziel des Projektes ist es, ein Aufbereitungskonzept zur ganzheitlichen Verwertung von Stahlwerkschlacke zu entwickeln. Basierend auf einer geometallurgischen Analyse erlaubt das Konzept, die Prozessroute zu bestimmen, welche die optimale Rückgewinnung von Eisenoxid, sowie von kritischen Rohstoffen wie Phosphor, Vanadium und Chrom ermöglicht.  Außerdem soll die verbleibende Calciumsilikat-Fraktion so aufbereitet werden, dass diese zur dauerhalten Bindung von CO2 und gleichzeitig Grundstoff für Baumaterial verwendet werden kann

Innovative Ansätze:

Dazu werden die Ausgangsstoffe, die Zwischenprodukte als auch die finalen Konzentrat- und Bergefraktionen mittels quantitativ mineralogischer Methoden untersucht. Dazu zählen, neben klassischen Untersuchungen zur chemischen und mineralogischen Zusammensetzung, Untersuchungen zu texturellen Eigenschaften der Materialien. Über mikroanalystisch automatisierte Methoden, wie QEMSCAN, MLA oder µXRF, können solche Parameter semi-automatisiert bestimmt werden. Daraus können für die Aufbereitung kritische Parameter abgeleitet werden, wie die Identifikation von Wert- und Bergemineralfraktionen, die Verteilung von Wertelementen und die Partikelgröße der einzelnen wertelementhaltigen Mineralphasen. Diese Information werden im Kontext von Aufbereitung und Metallurgie genutzt, um ein geometallurgisches Partikelmodel aufzustellen. Anhand dessen können Prozesse gezielt auf die vorliegenden Materialströme angepasst und somit optimiert werden.

Nutzen für die Industrie:

Wie beschrieben erlaubt das geometallurgisches Modell von Stahlwerksschlacke basierend auf der Analyse der Schlacke vorherzusagen, welche Verwertungsroute eine möglichst optimale Nutzung der Schlacke erlaubt. Dadurch kann die Deponierungsquote für Schlacke erheblich gesenkt und Rohstoffe können durch Recyclingprodukte ersetzt werden.

Fördermittelgeber: 

Projektträger:

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