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Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik // Montanuniversität Leoben
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RecoPhos und InduRed

Einleitung:

Phosphor ist ein essentielles Element für alle Formen des Lebens. Die Verknappung seiner Lagerstätten und der umweltbelastende Abbau von Phosphor machen es unerlässlich Verfahren zum Recyceln von Phosphor aus P-haltigen Abfällen zu entwickeln. Klärschlamm-Asche stellt mit ihrem hohen Phosphatgehalt eine der wichtigsten alternativen P-Quellen dar. Ziel des bereits abgeschlossenen RecoPhos-Projektes war es, ein neuartiges P-Recycling-Verfahren zu entwickeln, mit welchem Phosphor aus Klärschlamm gewonnen werden kann. Mit Hilfe von Modellierungen und Labor-Experimenten wurde das Design einer Pilot-Anlage erarbeitet werden. Diese wird in unserem Technikum betrieben.

Eine weitere Anwendung ist die reduzierende Behandlung von Stahlwerksschlacken. Diese enthalten noch große Mengen an Wertmetalloxiden (vor allem Fe-, Cr- und Mn-Oxide) sowie Phosphor. Ziel des Reduktionsprozesses in der genannten Pilotanlage – für diese Anwendung als InduRed-Anlage ausgeführt – ist die Produktion einer Metalllegierung aus Fe, Mn und Cr sowie die Erzeugung einer chromfreien Schlacke für die Baustoffindustrie bei gleichzeitiger Abtrennung von Phosphor über die Gasphase und Produktion von P-Säure.

Der RecoPhos Prozess:

Die Verwendung eines mit Koksschüttung gefüllten Induktionsofens (InduCarb), stellt den innovativen Ansatz des Projektes dar. Bei ca. 1550°C werden oxidierte Phosphorverbindungen mittels Kohlenstoff als Reduktionsmittel und Siliziumdioxid zu elementarem Phosphor reduziert. Neben Phosphor als Produkt werden Metalle sowie eine schwermetallarme Silikatschlacke als Nebenprodukt erzeugt. Auch das anfallende brennbare Gas CO kann genutzt werden.

Die folgende Summenreaktion von Ca-Phosphat läuft im induktiv beheizten Koksbett ab (siehe Abbildung 1).

Formel Recophos 1

Weiters werden auch andere Phosphate, wie FePO4 und AlPO4, im Reaktor zu Phosphor reduziert.



Recophosprozess

Abbildung 1: Der InduCarb Reaktor im RecoPhos Prozess


Das aus dem Reaktor kommende Abgas wird nachverbrannt und gelangt in einen Wäscher, sodass Phosphorsäure produziert wird. Abbildung 2 zeigt vereinfacht das Prozess-Fließschema.



Fliessschema Recophos 1

Abbildung 2: Vereinfachtes Fließschema des RecoPhos Prozesses


The RecoPhos research project has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement no. 282856.

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