Phosphor-Anreicherung

Optimierte Ressourceneffizienz in der Konverterstahlerzeugung

Im Verbundvorhaben "Phosphor-Anreicherung" wurde ein Herstellungsverfahren für ein hochwirksames Düngemittel aus Stahlwerksschlacke und phosphathaltigen Reststoffen entwickelt.

Phosphor ist ein wichtiger Pflanzennährstoff: In Deutschland werden 85 Prozent der Phosphatimporte landwirtschaftlich genutzt. Die natürlichen Ressourcen werden jedoch immer knapper, und Phosphate aus heimischen Sekundärquellen wie Klärschlamm- und Tiermehlaschen sind nicht unmittelbar pflanzenverfügbar. Um vor allem den weltweit zunehmenden Bedarf der Landwirtschaft zu decken und die Kostensteigerung für phosphathaltige Düngemittel zu beschränken, sind eine verbesserte Phosphor-Kreislaufführung und die Erschließung neuer Quellen notwendig.

Mit dem im Verbund entwickelten Verfahren wird aus Rückständen der Klärschlamm- und Tiermehlverbrennung ein neuer hochdüngewirksamer Konverterkalk erzeugt. Dafür werden der flüssigen Stahlwerksschlacke sekundäre Phosphatträger wie Klärschlammasche zugefügt. Durch den thermischen Aufschluss kommt es zur Phosphatanreicherung der Stahlwerksschlacke und zur Schwermetallabreicherung der Klärschlammasche.

In der erstarrten Schlacke liegt der Phosphor als pflanzenverfügbares Calcium-Silikat-Phosphat vor. Die im Phosphatgehalt angereicherte Stahlwerksschlacke entspricht den Anforderungen an die Schwermetallgehalte der Düngemittelverordnung., Da dieses neue Düngemittel sowohl Phosphor als auch Kalk enthält, ist eine kombinierte Kalk- und Phosphatdüngung in einem Arbeitsgang möglich. Das produzierte Düngemittel entspricht weitestgehend dem früher aus der Verhüttung phosphorreicher Erze erzeugtem Thomasphosphat beziehungsweise Thomaskalk®.

Durch die Überführung bislang ungenutzter phosphathaltiger Aschen in ein wirksames Düngemittel werden die natürlichen Reserven geschont und die Phosphatimporte verringert. Insgesamt ist eine Einsparung von 4.000 Tonnen P2O5 an Phosphatimporten pro Jahr möglich.

Da für den thermischen Phosphataufschluss die latente Wärme der schmelzflüssigen Schlacke genutzt wird, muss für das Verfahren keine zusätzliche Energie aufgewendet werden, die Herstellung des neuen Düngemittels ist also quasi energieautark. Bei der Erzeugung von 80.000 Tonnen phosphatangereicherter Stahlwerksschlacke würden gegenüber anderen Herstellungsverfahren, die diese energetischen Vorteile nicht nutzen, ein Energieaufwand von rund 200 Gigawattstunden und Emissionen von rund 33.500 Tonnen CO2 vermieden. Das neue Verfahren kann mit geeigneter Anpassung der Infrastruktur in ein integriertes Hüttenwerk eingegliedert werden.


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