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Integrierter Umweltschutz in der Metallerzeugung: Simulationsgestützte operative Produktionsplanung zur Optimierung metallurgischer Abfallverwertungsprozesse

Integrierter Umweltschutz in der Metallerzeugung: Simulationsgestützte operative Produktionsplanung zur Optimierung metallurgischer Abfallverwertungsprozesse
Ansprechpartner:

Dr. Magnus Fröhling

Förderung:

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn

Förderkennzeichen: 01RW0169

Partner:

DK Recycling und Roheisen GmbH, Duisburg

B.U.S Steel Services GmbH, Duisburg

Starttermin:

2002

Endtermin:

2005

Als Resultat der Produktionstätigkeit in der Metallerzeugung und -verarbeitung fallen eine Reihe von Abfällen zwangsläufig als Kuppel­produkte an. Während für einige dieser Kuppelprodukte wie Schlacken etablierte Verwertungswege bestehen, ergeben sich für andere (z. B. Stäube und Schlämme aus Gasreinigungen) noch erhebliche Verwertungslücken. Zur Aufbereitung und Ver­wertung dieser nicht vermeidbaren Stoffe der Eisen- und Stahlindustrie und weiteren Industriebereichen konnte sich in den ver­gangenen Jahren die als "DK-Prozess" bezeichnete Verwertung in modifizierten Hochöfen etablieren. Hierbei werden aus eisen- und zinkhaltigen Abfällen hochwertiges Gießereiroheisen und ein Zinkkonzentrat erzeugt, das in der Zinkgewinnung eingesetzt wird.

Um Umweltbelastungen durch Stoffentnahme aus und durch Stoffeinträge in die Umwelt zu reduzieren, war es Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens knappe, natürliche Ressourcen zu schonen, den Abfalleintrag in die Umwelt zu mindern sowie die Konkurrenzfähigkeit abfallverwertender Unternehmen zu stärken. Hierzu wurde ein simulationsgestützter stoffstrombasierter Planungsansatz entwickelt und in Zusammenarbeit mit dem Betreiber des genannten DK-Prozesses, der DK Recycling und Roheisen GmbH, in einem EDV-gestützten Planungssystem implementiert, das die Verwertung nicht vermeidbarer metallurgischer Reststoffe durch verfahrenstechnischen Prozesssimulation und deren Kopplung mit betriebswirtschaftlichen Produktions- und Optimierungsmodellen unterstützt. Die Anwendung dieses Planungssystems liefert unmittelbar umsetzbare Ergebnisse, die auf einer realitätsnahen Prozessabbildung fußen und zu einer Stärkung der Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitigen positiven Umweltauswirkungen führen. Durch exemplarische Übertragungen auf einen weiteren Recyclingprozess, den Wälzprozess zur Verwertung zinkreicher Stäue z.B. aus Elektrolichtbogenöfen, sowie ein Aggregat der Kupferherstellung wurden die Einsatzmöglichkeiten des entwickelten Ansatzes bei anderen Reststoffverwertern sowie weiteren Unternehmen der Prozessindustrie aufgezeigt. Dies ist umso bedeutsamer, als bislang auf taktisch-operativer Planungsebene keine anwendbaren Planungsansätze mit einer vergleichbaren technischen Fundierung existieren.