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Mit 87 Prozent der Weltproduktion hat China beinahe ein Monopol auf Magnesium*, einen wichtigen Rohstoff für die Metallurgie. Ingenieure der Universität Duisburg-Essen haben gemeinsam mit Industriepartnern nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich flüssige Eisenschmelzen zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit entschwefeln lassen, ohne Magnesium einzusetzen. Ihre Ergebnisse veröffentlicht das Journal of Sustainable Metallurgy; eine entsprechende Anlage ist bereits in Betrieb genommen.
Spätestens die Lieferengpässe während und nach dem Höhepunkt der Corona-Pandemie haben gezeigt, in welchem Ausmaß globale Abhängigkeiten unsere Wirtschaft bestimmen. Politische Forderungen und Überlegungen in der EU zielen daher verstärkt darauf ab, die Rohstoffversorgung Europas wieder unabhängiger zu gestalten.
Das Institut für Technologien der Metalle (ITM) der Universität Duisburg-Essen (UDE) hat gemeinsam mit der Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG (FW) in Stadtallendorf und dem FEhS – Institut für Baustoff-Forschung e. V. in Duisburg einen neuartigen Prozess entwickelt, der heimischen Kalk statt Magnesium zur Entschwefelung einsetzt. „Ähnliches findet in der Stahlindustrie bereits statt“, erläutert Prof. Dr. Rüdiger Deike, Leiter der Arbeitsgruppe Metallurgie und Umformtechnik, „allerdings werden dort keine Kalk-Kohlenstoff-Mischungen wie in dem von uns entwickelten Prozess eingesetzt.
Stahlroheisen unterscheidet sich vom Gusseisen unter anderem durch geringere Silizium- und Schwefelgehalte. Außerdem sind die zu behandelnden Schmelzmengen pro Charge in der Gießerei-Industrie mit 2 t wesentlich geringer als in der Stahlindustrie mit 150 bis 350 t.“
Berechnungen zufolge (bezogen auf 2021) könnten in Deutschland jährlich 2.000 t Magnesium ersetzt werden. Das verringert nicht nur die Abhängigkeit der Gießerei-Industrie von globalen Rohstoffmärkten – das Verfahren bietet weitere Vorteile: Magnesium liegt nach seinem Einsatz zur Entschwefelung fein verteilt in einer Mischung als Oxid oder Sulfid in der Schlacke vor, kann nicht mehr wirtschaftlich recycelt werden und ist damit unwiederbringlich verloren. Kalkbasierte Entschwefelungsmittel hingegen sind deutlich umweltfreundlicher, kostengünstiger und weisen einen geringeren CO2-Fußabdruck auf – dazu trägt der Herstellungsprozess der Rohstoffe erheblich bei. Auch Emissionen, die beim Transport entstehen, sind bei der kalkbasierten Alternative, die im Inland verfügbar ist, deutlich geringer.
Dass das Verfahren prinzipiell funktioniert, konnte im Labor- und Technikumsmaßstab vom ITM in Kooperation mit FW und der OCC GmbH nachgewiesen werden. Die anschließend entwickelte großtechnische Anlage nahm FW, eine der größten Gießereien in der Welt, parallel zur normalen Produktion in Betrieb und erbrachte so den Nachweis, dass die Technologie großserientechnisch einsetzbar ist.
Die Technologie entstand innerhalb der Forschungsprojekte SUBMAG (2012) und EKALGU (2017), die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert wurden.
* Quelle: statista.com, aktuellste Angabe für 2021
Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203/37 9-2427, birte.vierjahn@uni-due.de
Prof. Dr. Rüdiger Deike, Metallurgie und Umformtechnik, Tel. 0203/37 9-3455, ruediger.deike@uni-due.de
https://doi.org/10.1007/s40831-024-00829-y
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars, all interested persons
Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Scientific Publications, Transfer of Science or Research
German
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