In Stahlschlacke stecken kritische Rohstoffe. Jetzt holt ein deutscher Konzern sie zurück.
Millionen Tonnen Stahlschlacke landen jedes Jahr im Straßenbau, dabei stecken darin wertvolle Metalle. Ein deutscher Stahlkonzern will sie mit einem neuen Verfahren zurückgewinnen.
Aus der Schlacke von Elektrolichtbogenöfen, wie diesem in Peine, sollen künftig wertvolle Metalle zurückgewonnen werden.
Foto: Peiner Träger GmbH
In Deutschland fallen jedes Jahr Millionen Tonnen Stahlschlacke an. Der Großteil landet im Straßenbau. Dabei stecken in dem Nebenprodukt teure Metalle wie Vanadium, Mangan und Chrom, die Europa sonst importieren muss.
Ein neues Forschungsprojekt des niedersächsischen Stahlproduzenten Salzgitter will die Schätze in der Schlacke nun gezielt heben. Dabei wählt der Konzern nach eigenen Angaben einen Ansatz, den noch niemand verfolgt hat: Die Metalle werden zurückgewonnen, ohne die Schlacke einschmelzen zu müssen.
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Was in der Schlacke steckt
Wenn im Elektrolichtbogenofen Stahlschrott eingeschmolzen wird, entsteht nicht nur Stahl, sondern auch dessen Zwillingsschwester: die Schlacke. Sie setzt sich aus Zuschlagstoffen wie Kalkstein und den oxidierten Bestandteilen des Schrottgemischs zusammen. In Deutschland fielen laut dem FEhS – Institut für Baustoff-Forschung allein 2024 rund 4,7 Mio. t Stahlwerksschlacke an. EU-weit waren es 16,5 Mio. t.
Rund 96 % davon werden bereits verwertet, aber fast ausschließlich als Baustoff. Die Schlacke wird zerkleinert und landet als Gesteinskörnung im Straßenbelag, als Schotter im Gleisbett oder als Zuschlag im Beton. Technisch funktioniert das hervorragend. Doch die enthaltenen Metalle wie Eisen, Vanadium, Mangan und Chrom gehen unwiederbringlich verloren.
In Zeiten geopolitischer Spannungen kann sich Europa das immer weniger leisten. Ein Blick auf die Schlacke-Schätze zeigt, warum:
- Vanadium ist von der Europäischen Kommission als kritischer Rohstoff eingestuft. Rund 75 % des Angebots stammen aus China, Russland und Südafrika. In der Stahlproduktion macht das Metall Legierungen härter und hitzebeständiger, in Redox-Flow-Batterien dient es als Elektrolyt für stationäre Großspeicher.
- Mangan ist unverzichtbar für nahezu jeden Stahl. Es bindet schädlichen Sauerstoff und Schwefel.
- Chrom ist der Stoff, der Edelstahl rostfrei macht.
Die Salzgitter-Lösung
Bislang gab es nach Angaben der Salzgitter-Metallurgen keinen wirtschaftlichen Weg, diese Metalle aus der Schlacke zurückzuholen. Denn die Metalle sind als Oxide in einer Gesteinsmatrix gebunden. Das macht sie praktisch unerreichbar: In der Matrix sind sie chemisch stabil, physikalisch verteilt und schwer zugänglich. Wer sie herauslösen will, müsste die Schlacke bei über 1500 °C wieder einschmelzen. Das kostet enorm viel Energie. So viel, dass sich der Prozess nicht lohnt.
Das Forschungsprojekt KLASSE (Kreislaufwirtschaft – Laugung und Aufbereitung von Stahlwerksschlacken aus dem Elektrolichtbogenofen) setzt daher auf eine chemische Aufbereitung bei niedrigen Temperaturen. Die Forscher selbst sprechen von „kalter“ Laugung.
So funktioniert die kalte Laugung
- Dabei wird die Schlacke zunächst zerkleinert und mit Lösungsmitteln behandelt, die gezielt bestimmte Metalloxide herauslösen.
- Die so gewonnene Lösung lässt sich anschließend weiterverarbeiten, um die einzelnen Metalle voneinander zu trennen.
- Danach wandelt ein Direktreduktionsverfahren das enthaltene Eisenoxid zu metallischem Eisen um. Auch das soll deutlich sparsamer sein als das klassische Wiedereinschmelzen im Hochofen.
„Bislang lassen sich Metallverluste über die Schlackephase praktisch nicht vermeiden“, erläutert Benedikt Ritterbach, Geschäftsführer der Salzgitter Mannesmann Forschung, die das Projekt koordiniert. Erste Laborversuche hätten das Potenzial des Ansatzes bereits gezeigt: KLASSE soll das nun belegen und weiterentwickeln.
Doppelter Nutzen: Metalle und Baustoffe
Der Clou des Verfahrens: Nicht nur Metalle werden zurückgewonnen, sondern auch die verbleibende mineralische Fraktion, also das silikatische Restmaterial nach der Laugung. Dieses lasse sich etwa als Zuschlagstoff in der Baustoffindustrie nutzen. Im besten Fall hätte Salzgitter also ein Zero-Waste-Konzept entdeckt.
Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium mit rund 1,4 Mio. € gefördert und läuft über drei Jahre. Partner sind neben der Salzgitter Mannesmann Forschung die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die TU Bergakademie Freiberg, die TU Clausthal und die TS Elino GmbH.
Warum KLASSE für Salzgitter doppelt wichtig ist
Salzgitter steckt mitten im größten Umbau seiner Unternehmensgeschichte: Mit dem Programm SALCOS ersetzt der Konzern seine Hochöfen schrittweise durch wasserstoffbasierte Direktreduktionsanlagen und Elektrolichtbogenöfen. Die erste Anlage – ein 140 m hoher DRI-Turm – soll ab 2027 produzieren, zunächst mit Erdgas, ab 2029 mit Wasserstoff aus einer 100 km langen Wasserstoffleitung nach Salzgitter. Bund und Land haben dafür über 1,3 Mrd. Euro Förderung zugesagt.
KLASSE kommt also genau rechtzeitig: Wenn mehr Stahl über den Elektrolichtbogenofen läuft, fällt auch mehr Schlacke an. Das Forschungsprojekt ist somit eine logische Ergänzung zum SALCOS-Projekt: vorne kommt mehr Wasserstoff zum Einsatz, hinten wird mehr Schlacke produziert (und künftig auch verwertet).
Schatzsuche in Schutt, Schlacke und Abraum liegt im Trend
Erst kürzlich hatten Forscher der South Dakota School of Mines and Technology von sich reden gemacht, weil sie Seltene Erden aus Kohleabraum gewinnen. Dazu nutzen sie Bakterien, die die wertvollen Elemente in ihren Zellen anreichern. Moderne Technologie und geopolitischer Druck führen also auf beiden Seiten des Atlantiks zu einer vergleichbaren Entwicklung: Industrieabfälle, die lange als wertlos galten, erleben ein Revival als Rohstoffquelle.
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