Ökobilanzierung der Altfahrzeugverwertung am Fallbeispiel eines ...

4.3.3 Elektrostahlverfahren
4 Recyclingprozesse im Rahmen der Altfahrzeugverwertung
und die Umsetzung im GaBi-Modell
Neben dem Stahlerzeugungsprozess im Hochofen/Oxygenstahlwerk, in dem überwiegend aus
Primärrohstoffen Flachstahlprodukte hergestellt werden, ist das Elektrostahlverfahren das
zweite wichtige Stahlherstellungsverfahren 38 . Die Elektroofenroute basiert dabei fast
ausschließlich auf dem Einsatz von Stahlschrott 39 . Je nach Herkunft (Eigen-, Rücklauf-,
Umlauf oder Fremdschrott) und Beschaffenheit (z.B. Blockschrott, schwerer und leichter
Schrott) des Schrottes und ob es sich um legierten 40 oder unlegierten Schrott handelt, werden
verschiedene Schrottsorten und –gruppen unterschieden, die getrennt gelagert und
eingeschmolzen werden.
Als Einschmelzaggregat wird hauptsächlich der Elektro-Lichtbogenofen verwendet (vgl.
Abbildung 4-8). Das Schmelzgut wird in das kippbare Ofengefäß gegeben, durch dessen
Deckel drei Graphitelektroden ragen. Die notwendige Energie 41 wird hier im Vergleich zum
Blasstahlwerk nicht durch Verbrennung mit Hilfe von Sauerstoff, sondern durch elektrische
Energie erzeugt. Durch Anlegen einer Spannung zwischen den Graphitelektroden bildet sich
ein Lichtbogen. Ein zusätzliches Einblasen von Sauerstoff beschleunigt die Einschmelzphase.
Neben dem Input von Stahlschrott werden auch Zuschläge wie z.B. Kalk oder Flußspat,
Reduktionsmittel (Kohlenstoff) und Legierungselemente zugeführt. Weitere detaillierte
Informationen zu den Rohstoffen, dem Verfahrensablauf, den physikalischen und chemischen
Vorgängen u.a. bei der Stahlerzeugung im Lichtbogenofen sind z.B. [108] zu entnehmen.
In nachgeschalteten eigenen Anlagen werden die sekundärmetallurgischen Prozesse durchgeführt,
wie Entschwefeln, Entkohlen, Entgasen, Desoxydieren, Feineinstellung der Legierungselementgehalte
sowie die Einstellung möglichst niedriger Gehalte an unerwünschten
Begleitelementen.
Dokumentation der Modellierung und der Daten
Der GaBi-Prozess umfasst die Verfahrendaten der oben beschriebenen Elektrostahlerzeugung
mit den benötigten Einsatzstoffen inklusive ihrer Vorketten sowie der Bereitstellung der
benötigten Legierungselemente Ferrochrom, Ferromangan, Ferronickel und Ferrosilizium.
Outputseitig sind die entsprechenden Abfälle, Abwasser und Emissionen erfasst.
Datenherkunft
Bei den Daten handelt es sich um gemittelte Industriedaten des Jahres 1998. Die Prozessdaten
wurden im Rahmen dieser Arbeit aktualisiert und um die Daten zur Bereitstellung der
Legierungselemente ergänzt.
38 Elektrostahlwerke erzeugen vornehmlich Langprodukte.
39 Am Einsatz für die Stahlerzeugung weltweit ist Schrott zu ca. 40 % beteiligt. Je nach Stahlerzeugungsverfahren
wird er jedoch unterschiedlich verwendet. So wird Stahlschrott auf der Primärerzeugungsroute
(Sauerstoff-Blasverfahren) im Konverter als Kühlschrott eingesetzt. Die zugegebene Menge ist
allerdings auf maximal 20 % des gesamten Fe-Inputs begrenzt [109], [110].
40 Schrott wird als „legiert“ bezeichnet, wenn er neben der üblichen Bestandteilen des Stahls, wie z.B.
Kohlenstoff und Mangan, auch größere Anteile an anderen Elementen enthält, wie z.B. Chrom, Nickel,
Molybdän und Wolfram [108].
41 Die elektrische Energie wird in Elektroöfen zum Schmelzen des Schrottes und sonstigen Einsatzstoffen,
zur Schlackebildung, zum Schmelzen von Legierungsmitteln sowie zum Warmhalten und Überhitzen
der Stahlschmelze verwendet [108].
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