Optimisation Of The Femn And Zno Production From Spent Pyrolised Primary Batteries -feasibility Of A Dc-submerged Arc Furnace Process

摘要

In der vorliegenden Arbeit wird die Erzeugung einer Fe-Mn-Legierung und eines ZnO-Konzentrates aus pyrolisiertem Primärbatterieschrott untersucht, basierend auf den in"World of Metallurgy - ERZMETALL" Heft 1/2007 berichteten Grundlagenforschungen. Durch karbother-mische Reduktion in einem Gleichstrom-Lichtbogenofen des IME der RWTH Aachen konnte im Labormaßstab wie auch in Pilot-Versuchen die prinzipielle Machbarkeit anhand von drei verschiedenen Schlackenzusammenst-zungen nachgewiesen werden. Parallel wurde der Prozess mittels thermochemischer Rechnungen (Software FactSage 5.3.1) theoretisch modelliert. Ein signifikanter Einfluss vonrnverschiedenen Prozess-Parametern wie Temperatur, Schlackenzusammensetzung und Kohlenstoffzugabe konnte aufgezeigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Fe-Mn-Legierung mit Mn/Fe > 1 und ein ZnO-Konzentrat als getrennte Produkte gewonnen und Recyclingeffizienzen für Mn zwischen 44 und 62 %,für Fe zwischen 56 und 96 % und für Zink mit mehr als 90 % erreicht werden können.%In the present work the feasibility to produce a Fe-Mn-alloy and a ZnO-concentrate from spent pyrolised primary batteries has been investigated based on fundamental research, already reported in „World of Metallurgy" - ERZ-METALL 1/2007. Through a carbothermic reduction in a Direct Current Submerged Arc Furnace process (DC-SAF) at IME Aachen, several laboratory-scale as well as semi-pilot scale tests were conducted with three different slag-compositions using solid- and hollow-electrode technique. The process was theoretically modelled with the thermochemical package FactSage 5.3.1. The effect of the process parameters temperature, slag composition andrncarbon addition were analysed. The results show that it is possible to recycle spent primary batteries through the submerged arc route to obtain a Fe-Mn-alloy with a ratio Mn/Fe > 1 and a ZnO concentrate as a separated product, reaching recycling quotes for Mn between 44 and 62 %, for Fe between 56 and 96 % and for zinc of more than 90 %.