Produktion von FeNi und anderen Ferrolegierungen

Für die Erzeugung von Ferrolegierungen finden heutzutage im Allgemeinen neben primären Rohstoffen, wie Erze und Konzentrate, auch Sekundärmaterialien (Rückstände und Neben-produkte aus unterschiedlichen industriellen Prozesse) Verwendung. Die steigende Nachfrage nach diesen Produkten sowie die zunehmend strengeren Umweltgesetze bewirkten in den letzten Jahrzehnten intensive Forschungsbemühungen, vor allem um in verbesserten oder neuen Prozessrouten Sekundärrohstoffe in marktfähige Erzeugnisse oder zumindest in inerte Rückstände umzuwandeln. Beispiele hierfür sind der Einsatz von Lithiumionen- als auch Nickelmetallhydrid-Batterien zur Gewinnung von Ferronickel, wobei zunehmend versucht wurde, auch weitere Elemente wie Lithium oder die Seltenen Erden zurückzugewinnen.

Die sich daraus und durch die vermehrte Nutzung von alternativen Erzen (Laterit sowie Saprolith anstelle von Pentlandit) ergebende veränderte Rohstoffzusammensetzung beeinflusst nicht nur dessen Verhalten während der Reduktion und Raffination sondern ebenso den Verschleiß des Feuerfestmaterials sowie die Produktqualität. Nachdem bislang nur einge-schränkt Daten bezüglich des Einflusses von ungewöhnlichen Elementen beziehungsweise von abweichenden Konzentrationen auf den gesamten FeNi-Prozess vorliegen, befasst sich dieses CD-Labor im Rahmen eines Projekts mit dieser Thematik.

Der Schwerpunkt der geplanten Arbeiten liegt diesbezüglich bei der gegenseitigen Beeinflussung der Materialzusammensetzungen (Rohstoffe, Legierung und Schlacken), Prozessbedingungen und Verschleiß der Feuerfestausmauerung in der Reduktions- als auch in der Raffinationsstufe. Im Detail sind dazu die physikalischen und chemischen Eigenschaften der jeweiligen Schlacken (Viskosität, Schmelzbereich, Löslichkeit für verschiedene Kompo¬nenten, etc.) zu untersuchen. Mit Hilfe eines im Rasterelektronenmikroskop integrierten Heiztisch sollen mittels Messungen bei erhöhten Temperaturen zusätzliche, wertvolle Ergebnisse zum Verschleißmechanismus des Feuerfestmaterials erhalten werden. Auf einem aus theoretisch und experimentell erhaltenen Ergebnissen aufbauenden Modell zu den relevanten Vorgängen in den beiden Verfahrensschritten sind letztendlich Simulationen zu verschiedenen Prozessvarianten für Ferronickel und längerfristig auch für weitere Ferrolegierungen beabsichtigt.