Grundlagenuntersuchungen zur Entfernung von Blei aus Reststoffen

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Christiane Scharf
• Subject Area: Thermodynamics and Kinetics as well as Properties of Phases and Microstructure of Materials
• Term: from 2011 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 202036817

Zink- und bleihaltige Reststoffe wie Stahlwerksflugstäube werden überwiegend durch das Wälzverfahren (Reduktionsverflüchtigung) aufbereitet. Insbesondere die Zugabe von Kohlenstoff als Reduktionsmittel zur Ausgangsmischung trägt zum Ablauf der Reaktion bei. Das Hauptprodukt ist ein Wälzoxid aus ca. 1/3 der zugeführten Einsatzstoffe mit 55-60 mass.-% Zink, welches nach einer Reinigung von unerwünschten Begleitstoffen ein Ausgangsstoff für die hydro- oder pyrometallurgische Zinkgewinnung ist. Des Weiteren entsteht Wälzschlacke aus ca. 2/3 der zugeführten Einsatzstoffe, die oftmals noch bis zu 3% Blei in Form von teilweise wasserlöslichen Verbindungen enthält. Das stellt wegen des umweltrelevanten Elutionsverhaltens, d.h. Auswaschen ins Grundwasser, ein Problem für ihre weitere Nutzung im Straßenbau dar, so dass nur eine kostspielige Deponierung infrage kommt. Ausgehend von der Idee durch zusätzliche Chlorierungsmittel den Bleigehalt in der Wälzschlacke zu senken, soll in diesem Antrag durch Grundlagenuntersuchungen das Verhalten des Bleis in den Ausgangsstoffen –überwiegend mit reinen Modellsubstanzen– mit Hilfe thermodynamischer Daten und Experimente unter neutralen und reduzierenden Bedingungen untersucht werden. Es wird davon ausgegangen, dass PbCl2 entsteht und verflüchtigt. Zusätzlich zu den Untersuchungen mit PbO sollen weitere bleirelevante Grundsubstanzen wie PbSO4 und 4 PbO⋅PbSO4 für die Chlorierung benutzt werden. Schließlich sollen Versuche mit industriellen Flugstäuben durchgeführt werden, um die Anwendbarkeit auf die Praxis im Ansatz beurteilen zu können. Günstige thermodynamische Voraussetzungen liegen insbesondere für MgCl2 als Chlorierungsmittel vor. Es soll also geklärt werden, inwieweit sich Bleiverbindungen mit MgCl2 –auch in Gegenwart von C– zu PbCl2 umsetzen, welches in einem Temperaturbereich von 800 bis 1000°C verdampfen sollte. Anschließend wird das gasförmige PbCl2 kondensiert. Die Messungen der Dampfdrucke und Reaktionsumsätze und deren Auswertungen würden letztlich Aussagen zur Bleiverflüchtigung zulassen.

• DFG Programme: Research Grants