TRESOR - Tool zur rechnerischen Ermittlung der Schlackenchemie und Optimierung der Reaktionsmittelmenge

Ausgangssituation:

Schlacke ist bei der Stahlerzeugung das mengenmäßig wichtigste Nebenprodukt mit bis zu 300 kg Schlacke pro Tonne Roheisen bzw. Stahl. Im August 2023 trat eine Verordnung zur Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung (EBV) in Kraft mit neuen Grenzwerten, dem neu hinzugekommenen Parameter Molybdän sowie einem Wechsel des Auslaugverfahrens. Dadurch ist eine ökologisch sinnvolle Nutzung großer Mengen an Elektroofenschlacke (EOS) nicht mehr möglich gewesen mit der Folge einer Deponierung. Gemeinsam mit weiteren Partnern aus der Forschung und Industrie konnte das FEhS-Institut eine Schlackenbehandlungsmethodik entwickeln, welche durch das Einblasen von Sand die chemische und mineralogische Zusammensetzung von EOS dahingehend verändert, dass die Auslaugung gemäß EBV verringert wird und weiterhin eine Anwendung im Straßen- und Wegebau möglich ist. Bei einer Behandlungsmenge von 10-15 M.-% an Sand als SiO2-Träger wird jedoch auch schnell der zusätzliche Verbrauch an natürlichen Ressourcen von 10.000-15.000 t/Jahr deutlich.

Bei der Elektrostahlerzeugung bestimmen Zusammensetzung und Menge des eingesetzten Schrottmixes (Schrottgattierung) den Eintrag an Legierungselementen wie Chrom, Molybdän und Vanadium, aber auch den Eintrag an Fluor in den Prozess und damit in die EOS, welche für die Auslaugung geregelte Parameter nach EBV sind. Die Schrottgattierung wird jeweils an die Zielzusammensetzung des zu erzeugenden Stahls angepasst, wodurch auch die Schlackenzusammensetzung von Schmelze zu Schmelze variiert. Beim Einsatz von ausschließlich sehr sauberen Schrotten wäre beispielsweise keine oder eine stark verminderte Sandmenge notwendig, um die Materialklasse SWS-2 nach EBV einhalten zu können.

Projektziele:

Mit dem Projekt „TRESOR“ soll ein bereits existierendes Software-Modell zur Vorhersage der Rohstahlanalyse basierend auf der Schrottgattierung so erweitert werden, dass zum einen die chemische Zusammensetzung der Schlacke vorausgesagt werden kann, zum anderen aber auch deren Auslaugverhalten in Abhängigkeit einer möglicherweise notwendigen SiO2-Konditionierung, mit einer Optimierung, um natürliche Ressourcen zu schonen und gleichzeitig die Vermarktbarkeit der Schlacke zu gewährleisten.

Innovative Ansätze:

  • Vorhersage der Schlackenzusammensetzung anhand der jeweiligen Schrottgattierung durch eine modellbasierte Software
  • Darauf basierend Ermittlung der optimalen Sandmenge zur Schlackenkonditionierung für jede Schmelze

Nutzen für die Industrie:

  • Schlackenverwertung statt Deponierung
  • Reduzierter Verbrauch an natürlichen Rohstoffen bei gleichbleibender Materialklasse SWS-2
  • Durch optimierte Sandmengen Senken der Transport- und Beschaffungskosten für den Sand
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