Entwicklung eines Multi-Region-Simulationsmodells und eines Reaktionskinetik-Ansatzes auf Basis des InduRed-Reaktors

Der RecoPhos-Prozess stellt die Basis der experimentellen und numerischen Versuche dieser Arbeit dar. Herzstück des Prozesses bildet ein induktiv beheizter Schüttschichtreaktor namens InduRed. Ziel des RecoPhos-Prozesses ist es, eine Möglichkeit zu schaffen unter anderem Klärschlammaschen oder Stahlwerksschlacken energetisch und stofflich aufzuarbeiten. Besonderes Interesse bildet die Rückgewinnung des darin enthaltenen Phosphors, welcher ein wichtiger Rohstoff für die Düngemittelindustrie ist. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Oxidmischungen erschweren die Aufarbeitung beziehungsweise das Recycling dieser Reststoffe. Die Entphosphorung von Stahl findet durch eine Reihe von Reaktionen zwischen Metall- und Schlackenphase statt, welche nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewicht erreichen. Sämtliche relevanten chemischen Reaktionen, welche gravierenden Einfluss auf den Stofftransport im System haben, wurden identifiziert und deren chemische Kinetik in weiterer Folge bestimmt. Die weitere Motivation für diese Arbeit liegt in der Entwicklung eines sogenannten „MultiRegion Solvers“, in welchem die auftretenden physikalischen Phänomene im Zusammenwirken verschiedener fester Komponenten sowie Fluide mit turbulenter und laminarer Strömung gelöst und abgebildet werden.