ZinkAtline - Entwicklung eines Atline-Messverfahrens zur schnellen Analyse des Gesamtzinkgehaltes in Prozesswässern

Ausgangssituation:

Die in der Stahlproduktion und Oberflächenbehandlung (Verzinkung) auftretenden Prozesswässer können mit erhöhten Zinkgehalten belastet sein. Es wird zudem diskutiert, die für die Oberflächenbehandlung derzeit gültigen Einleit-Grenzwerte von 2 mg/L auf 1 mg/L bis 0,1 mg/L deutlich abzusenken, was einen unmittelbaren Handlungsbedarf in der Prozessführung und Abwasserbehandlung erfordert. Als Herausforderung sind bei den Batch-Prozessen der Stahlproduktion die sich innerhalb weniger Minuten schnell ändernden Zn-Gehalte und die großen zu behandelnden Wasservolumen mit hohen Feststoffgehalten zu nennen. Die kommerziellen Atline-Analysatoren für Zink entsprechen nicht den Anforderungen der Stahlindustrie.

Projektziele:

  • Entwicklung einer repräsentativen Probenahme aus feststoffbelasteten Prozesswässern
  • Entwicklung einer schnellen und robusten Atline-Messung des Gesamt-Zinkgehaltes in partikelbelasteten Prozesswässern und Dünnschlämmen,
  • Vorhersage des Zinkgehaltes von Prozesswässern,
  • Entwicklung von Integrationskonzepten für die Atline-Messung und Teilstrom-Prozesswasserbehandlung zur Einhaltung der Zink-Einleitgrenzwerte und Wiederverwendung von eisenhaltigen Schlämmen.

Innovative Ansätze:

  • Ultraschalleinsatz zur Entwicklung einer repräsentativen Probenahme aus feststoffbelasteten Prozesswässern,
  • Anpassung der Reagenzien zur fotometrischen Zink-Messung, um die störenden Einflüsse von Eisen zu vermeiden,
  • Einsatz von Ultraschall und Induktion zur Beschleunigung der Auflösung von zinkhaltigen Feststoffen mit Säure,
  • Vorhersage des Zinkgehaltes in Prozesswässern und Schlämmen mit Hilfe der Simulation der Produktion und der Prozesswasserbehandlung,
  • Gezielte Teilstrombehandlung oder zeitlich begrenzte Vollstrombehandlung auf Basis der Vorhersage und der Zink-Atline-Messung

Nutzen für die Industrie:

  • Schnelle Analytik des Gesamt-Zinkgehaltes
  • Die Kombination aus Prozessdaten und Atline-Analytikdaten ermöglicht die bedarfsgerechte und damit wirtschaftliche Zink-Entfernung im Rahmen der Prozesswasserbehandlung sowie Verwertung von zinkarmen eisenhaltigen Schlämmen.
  • Möglichkeit zur Optimierung der Schrottqualität/ Einkaufspreise und einer Prozesswasser-Teilstrombehandlung sowie Schlamm-Verwertung mit Hilfe der entwickelten Simulation.

Die BFI-Arbeiten umfassen die Entwicklung der repräsentativen Probenahme sowie die Simulation des Zink-Gehaltes und der Teilstrombehandlung mit Fällung und Mikrofiltration. Das TZW beschäftigt sich mit der Entwicklung der schnellen Säureauflösung und Fe-unempfindliche photometrische Messung des Gesamtzink-Gehaltes.

Über das Projekt:

Projektlaufzeit: 07/2022 – 12/2024

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

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