DE4207535A1 - Verfahren zur einbringung von kohlenstoff als reduktionsmittel bei der pyrometallurgischen erzeugung von metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von Kohlenstoff als Reduktionsmittel bei der pyrometallurgischen Erzeugung von Metallen.

Bei der pyrometallurgischen Erzeugung von Metallen (Hüttenprozesse) aus Erzen werden ganz allgemein die Metalloxide mit kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln sowie weiteren Zuschlagstoffen gemischt und in Öfen unterschiedlichster Bauart bei Temperaturen von mehr als 1000°C umgesetzt. Dabei reagieren die Metalloxide mit dem Kohlenstoff oder dem sich durch Sauerstoffeinwirkung daraus bildenden Kohlenmonoxid zu elementarem Metall.

MeO + C → Me + CO bzw.

MeO + CO → Me + CO₂

Nach diesem Prinzip verläuft die Herstellung z. B. von Eisen im Hochofenprozeß aber auch die Herstellung von Zink, Ferrochrom, Ferromangan, Ferromolybdän, Ferrovanadin, Blei, Zinn und auch die Aufarbeitung von Kupferkies und vielen anderen Metallen und Metallegierungen. Als Reduktionsmittel wird dabei z. B. Koks oder Kohle eingesetzt. In Sonderfällen finden auch organische Reduktionsmittel mindestens anteilig Anwendung. So wird z. B. bei der Ferrochromherstellung Eichenholz als bevorzugter Kohlenstofflieferant eingesetzt.

Bei den Zuschlagstoffen verwendet man je nach Art des eingesetzten Erzes kalkhaltige (Kalkstein oder Dolomit) oder kieselsäurehaltige Materialien (Feldspat, Tonschiefer).

Sowohl Koks als auch Eichenholz sind relativ teure Materialien. Koks muß gesondert angefertigt werden und Eichenholz steht als Bruchholz nicht in ausreichender Menge zur Verfügung.

Ausgehend von dieser Situation liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem auf billigere Weise die Einbringung von Kohlenstoff bei der pyrometallurgischen Erzeugung von Metallen gelingt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einbringung durch Zugabe von bei der Papierherstellung anfallenden Papierreststoffen erfolgt.

Papierreststoffe stehen in großer Menge zur Verfügung. Sie können aufgrund ihres Gehaltes an organisch gebundenem Kohlenstoff in pyrometallurgischen Prozessen sehr gut eingesetzt werden und können hierbei mindestens anteilig die bisherigen Reduktionsmittel wie Koks oder auch Kohle oder Eichenholz ersetzen. Eine Tonne trockener Papierreststoff ist äquivalent zu ca. 250 kg Koks.

Insbesondere dort wo kalkhaltige Zuschläge benötigt werden, wie z. B. im Hochofenprozeß bei Einsatz kieselsäurehaltiger Gangart, läßt sich der Papierreststoff bevorzugt verwerten, weil er mindestens anteilig Kalkzuschläge einspart. Bei Einsatz einer Tonne Papierreststoff werden nahezu 300 kg Kalk (Calciumcarbonat) eingespart. Die sonstigen in den Papierreststoffen außer Kohlenstoff und Calciumcarbonat noch enthaltenen Komponenten sind für die Prozesse nicht störend. Sie kommen ohnedies in pyrometallurgischen Schlacken vor und gehen in diese über. Einzelne Qualitätsanforderungen, wie z. B. besonders geringer Phosphorgehalt (z. B. für die Ferrochromherstellung) werden sogar besonders gut erfüllt, denn die anorganische Fraktion der Papierreststoffe beinhaltet neben 60-80% Calciumcarbonat wenig Aluminium, Eisen, Titan, Kalium, Zink, Barium, Chlorid und Sulfat. Phosphor ist nur in Spuren enthalten.

Papierreststoffe zeigen ein sehr günstiges Verbrennungsverhalten. Sie brennen absolut gleichmäßig und moderat ab und hinterlassen eine weißgraue alkalische Asche. Lagerung und Transport der Papierreststoffe sind aufgrund der physikalischen Eigenschaften problemlos durchzuführen. Das Material läßt sich zudem auf einfache Weise z. B. durch Mahlen vorbehandeln. Es kann dann, wie nach der Erfindung ergänzend vorgeschlagen wird, als Schüttgut zugegeben werden.

Es können aus den Papierreststoffen jedoch auch Preßlinge hergestellt werden. So wird denn auch ergänzend nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Papierreststoffe vor dem Zugeben brikettiert werden.

Die Papierreststoffe bestehen in der Trockensubstanz aus 50-65% kurzfaseriger Cellulose mit einem Kohlenstoffgehalt von 40%. Damit beläuft sich der Gehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff im Reststoff auf 20-26%. Es kann daher, wie weiter nach der Erfindung noch vorgeschlagen ist, durchaus wünschenswert sein, daß die Papierreststoffe vor dem Zugeben bis auf eine gewünschte Restfeuchte getrocknet werden. Dies ist bspw. problemlos durch Lagerung an der Luft möglich, so daß zusätzliche Energieaufwendungen für die Trocknung entfallen können.

Die Verwendung von Papierreststoffen, wie sie bei der Papierherstellung anfallen, zur Einbringung von Kohlenstoff bei der pyrometallurgischen Erzeugung von Metallen spart somit Koks und/oder Eichenholz ein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß hierdurch gleichzeitig die Papierreststoffe einer echten stofflichen Verwertung zugeführt werden und nicht mehr zur Entsorgung auf Deponien abgelagert werden müssen. Die Betreiber pyrometallurgischer Prozesse erhalten so einen außerordentlich billigen Zuschlagstoff und die Papierhersteller haben den Vorteil, daß sie die Papierreststoffe preisgünstig entsorgen können. Es kann hierdurch wertvoller Deponieraum eingespart und den Erfordernissen des Abfallbeseitigungsgesetzes in idealer Weise entsprochen werden. Beim Papierhersteller lassen sich somit die Entsorgungskosten minimieren und beim Betreiber pyrometallurgischer Prozesse lassen sich die Beschaffungskosten für Reduktionsmittel minimieren.

Claims (4)

1. Verfahren zur Einbringung von Kohlenstoff als Reduktionsmittel bei der pyrometallurgischen Erzeugung von Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringung durch Zugabe von bei der Papierherstellung anfallenden Papierreststoffen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Papierreststoffe als Schüttgut zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierreststoffe vor dem Zugeben brikettiert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Papierreststoffe vor dem Zugeben bis auf eine gewünschte Restfeuchte getrocknet werden.