Assessment of Red Mud Recycling using Hydrogen Plasma Smelting Reduction

Die stetig steigende Nachfrage nach Industriemetallen, insbesondere Eisen und Aluminium, führt jährlich weltweit zur Emission von enormen Mengen an Kohlendioxid und trägt damit erheblich zum anthropogenen Klimawandel bei. Neben CO2 fällt bei der Primärproduktion von Al umweltschädlicher Rotschlamm an (2 – 3 t RM/t Al). Die Behandlung dieses alkalischen Rückstands mittels Wasserstoff‑Plasma‑Schmelzreduktion (HPSR) trägt zur Kreislaufwirtschaft bei, da dadurch Fe zurückgewonnen werden kann. Dieser Prozess schont nicht nur Ressourcen, sondern reduziert auch die CO2‑Emissionen, wenn Strom aus erneuerbaren Energien zum Einsatz kommt. Die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente konzentrieren sich auf die Bewertung von RM‑Recycling mittels HPSR und die Optimierung der Prozessbedingungen für die Reduktion von Fe‑Oxiden im RM. Insbesondere durch die Zugabe von Additiven und die Anpassung des H2‑Partialdrucks sollen optimale Konditionen zur Rückgewinnung von Fe eingestellt werden. HPSR basiert auf dem Abbau von Sauerstoff aus Fe‑Oxiden im flüssigen Zustand unter Verwendung von ionisiertem Wasserstoff als Reduktionsmittel, während ein Lichtbogen die zum Schmelzen des Ausgangsmaterials erforderliche Wärmemenge liefert und Wasserstoff ionisiert. Es wurde eine Versuchsserie von 18 Experimenten durchgeführt, um jene Bedingungen zu ermitteln, welche die Ausbeute an reduziertem Fe bei Verwendung des verfügbaren Plasmareaktors in Kombination mit dem untersuchten RM maximieren. Das Recycling von unvermeidbarem RM aus der Primärproduktion von Al ermöglicht somit dessen Verwendung als Sekundärrohstoff und erleichtert die Weiterverarbeitung des Rückstands. Dadurch können Deponien und der damit verbundene Bedarf an großen Entsorgungsflächen vermieden werden.