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Möglichkeiten des Recyclings wirtschaftsstrategischer Metalle aus Schlacken, Walzzunder und Filterstäuben der

Stahl-und Edelstahlerzeugung

Forum Produktion 2018

Graz , 29.05.2018

Prof. Dr.-Ing. R. Deike

Institut für Technologien der Metalle

1. Entwicklungen auf den globalen Rohstoffmärkten


Weltrohstahlproduktion von1970 – 2016

Data from World Steel Association (https://www.worldsteel.org/) and worldbank(http://data.worldbank.org/)

3Deike, R.; Rabelo de Lima, A.R.; Mapa Clemente, D.: Rückgewinnung von Metallen aus Oxiden metallurgischer Schlacken aus der Herstellung legierter Stähle, Berliner Recycling und Rohstoffkonferenz, Berlin, 20.03.2018


Der Wechsel von einer Industrie- in eineDienstleistungsgesellschaft in Deutschland

Data from Statistisches Bundesamtes, https://www.destatis.de/DE/Startseite.html

4Deike, R.: The importance of the foundry industry in a circular economy, 57th International Foundry Conference, Portorož, 13. - 15.09.2017


Globaler Struturwandel im Rohstoffbereich

Deike, R.: Das wirtschaftliche Recycling von Metallen und Metalloxiden unter Berücksichtigung der wesentlichen Einflussgrößen, Urban Mining Congress 2014, Essen, 11-12.06.2014

Data from DERA: Deutschland Rohstoffsituation 2011, www.bgr.bund.de

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Most important raw material consuming nations


Entwicklung der Preise wichtigerIndustriemetalle

Data from London Metal Exchange, https://www.lme.com

6


Rostfrei-Stahlproduktion und Nickelproduktion- und Verbrauch

Nach Daten: http://www. www.worldstainless.org, https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel

7


Entwicklung der globalen Rostfrei- Stahlproduktion

Semleit, L.: Analyse der Charakteristika und Produktionsmengen legierter Stähle unter besonderer Berücksichtigung ihrer Produktionsrückstände, Bachelorarbeit

Universität Duisburg-Essen, 2018

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Merkmale der Märkte für metallische Rohstoffe

9

Die Märkte für metallische Rohstoffe sind gekennzeichnet durch:

• unausgeglichene Markstrukturen auf der Nachfrageseite, durch die Dominanz der Nachfrage aus China,

• extrem volatile Preisentwicklungen und Preise die zukünftig durch die wirtschaftliche Entwicklung in China bestimmt werden,

• sehr häufig oligopolistisch bis monopolistisch strukturierte globale Märkte, die in einem hohen Maße zu Abhängigkeiten führen und ebenfalls zur Preisvolatilität beitragen.

• „Hypes“ die im Zeitalter der modernen globalen Kommunikation sehr schnell generiert werden können .

2. Charakteristische Merkmale der Circular Economy


)

Das Prinzip einerCircular Economy

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Das größte Problem des Recyclings.Gibt es hier einen Unterschied?

Deike, R.: New Perspectives for Brazilian-German Research on Circular Economy, 5th anniversary of the UA-Ruhr-Latin America office, Rio de Janeiro, 04.10.16

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3. DIBRASDirekter Einsatz von selbstreduzierenden Briketts in den Aggregaten der Stahl- und Gießereiindustrie zur Verbesserung der

Ressourcenbilanz


Filter dust

Mill scale

Slag/Scoria

Pictures of mill scale, filter dust

and slag from the high alloyed

steel production.

de Lima, A.R.R. ; Ebert; D.; Deike, R. : Characterization of residual material from metallurgical processes towards the development of an innovative recycling process, Science in Support of

Sustainable and Resilient Communities, International Society for Industrial Ecology ISIE-ISSST, Chicago, June 201714

DIBRAS


de Lima, A.R..R.; Ebert; D.; Deike, R. : Characterization of residual material from metallurgical processes towards the development of an innovative recycling process, Science in Support of

Sustainable and Resilient Communities, International Society for Industrial Ecology ISIE-ISSST, Chicago, June 2017 15

DIBRAS


16

DIBRAS

Deike, R.; Rabelo de Lima, A.R.; Mapa Clemente, D.: Rückgewinnung von Metallen aus Oxiden metallurgischer Schlacken aus der Herstellung legierter Stähle, Berliner Recycling und Rohstoffkonferenz, Berlin, 20.03.2018


Deike, R. : Direkter Einsatz von selbstreduzierenden Briketts in den Aggregaten der Stahl- und Gießereiindustrie zur Verbesserung der Ressourcenbilanz (DIBRAS), r4-Konferenz, Hannover, 20.-21. Oktober 2016

)

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DIBRAS


Magnetit wirkt als Sammler

Deike, R.; Ulum, R.; Schubert, D.; Foppe, M.; Gellermann, C.; Lutz, S.: The recycling potential of metals from MSW incineration residues, Mining the Technosphere Potentials and Challenges, Drivers and Barriers, TU Vienna, 02.10.15, http://iwr.tuwien.ac.at/fileadmin/mediapool-ressourcen/CD_Labor/Mining_the_Technosphere/Presentations/1._Deike.pdf

18


19de Lima, A.R..R.; Ebert; D.; Deike, R. : Characterization of residual material from metallurgical processes towards the development of an innovative recycling process, Science in Support of

Sustainable and Resilient Communities, International Society for Industrial Ecology ISIE-ISSST, Chicago, June 2017

Element Mapping eines Walzzunders


Element Mapping einerOfenschlacke



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• Tiegel aus reinem Graphit

• Ca. 100g Material

• Ca. 20-30% Ranco Elektrodengraphit

• Materialien vor Chargierung vermischt

• Externe Ofenregelung mittels

Thermoelement

• Zieltemperatur: 1500 – 1600°C

• Versuchsdauer: 30 min ab Start des Ofens

• Abguss in Kupferkokille

Reduktionstests


Ergebnis eines Reduktionsversuches

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Fe in

Fe2O3

Fe in

Fe3O4

Fe in

FeO

Cr in

Cr2O3

69,94% 72,36% 77,73% 68,42%

Anteil


Titelmasterformat durch Klicken bearbeitenSelbstreduzierende Briketts

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Schmelzversuche mit selbstreduzierenden Briketts


4. Zukünftige Entwicklungen


Steigerung der Ressourcen- und Energie-effizienz

Ver

bess

erte

Pro

zess

e

Optimierte Rohstoffe

Steigerung derRessourcen- und Energieeffizienz

Optimierte RohstoffeHöherfeste Stähle

Eff

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Rec

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g

Deike, R.: Stahl ein nahezu 100% recycelbarer Werkstoff, Die Zukunft liegt in geschlossenen Rohstoffkreisläufen, IGM Branchenkonferenz Stahl, Gelsenkirchen, 11.06.2015 26


Ressourcen- und Energieeffizienz in der Stahlindustrie

70

90

110

1990 1995 2000 2005 2010Ind

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%

(19

90

= 1

00

%)

Rohstahlproduktion-gesamter Energieverbrauch-absolute CO2-Emissionen indiziert auf das Jahr 1990

Rohstahlproduktion Energieverbrauch gesamt CO2-Emissionen absolutNach Daten: www.stahl-online.de

Deike, R.: Stahl ein nahezu 100% recycelbarer Werkstoff, Die Zukunft liegt in geschlossenen Rohstoffkreisläufen, IGM Branchenkonferenz Stahl, Gelsenkirchen, 11.06.2015 27


Der Anteil an Sekundärrohstoffen (Recyceld content ) in der Produktion von Metallen

Deike, R.: Einsatzstoffe und Elektroenergie – die zwei wichtigsten Ressourcen für den induktiven Schmelzbetrieb, Induktives Schmelzen & Giessen, Dortmund, 21.11.2013

Gu

sse

ise

n

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Ohne energieintensive metallurgische Betriebegibt es kein Recycling

XFertigung

Konsum

Produkt-Lebensende

Verschleiß

Korrosion

Späne und

Schlämme aus

der Bearbeitung

Sammlungsverluste

Deponien

29Deike, R.: Die Bedeutung der energieintensiven Industrien für die Kreislaufwirtschaft, GMH Schlackensymposium, Georgsmarienhütte, 02.08.2017


Die Entwicklung der Produktion von Rostfrei-Stahl in Deutschland und Europa

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Nach Daten: http://www. www.worldstainless.org



Die Megastädte sind die Rohstoffminen der Zukunft

Morff, L.; Böni, D.; DiLorenzo, F.: 12. VDI Fachkonferenz Feuerung und Kessel, Köln, 12.06.13

Tanikawa, H.; Fishman, T.; Okuoka, K.; Sugimoto, K.: The weight of society over time and space,

Journal of Industrial Ecology, Vol. 19, Issue 5, Oct. 2015, p.778-791

Deike, R.: New Perspectives for Brazilian-German Research on Circular Economy, 5th anniversary of the UA-Ruhr-Latin America office, Rio de Janeiro, 04.10.16 31

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