technologyComment of magnesium production, electrolysis (RoW, IL): Electrochemical processes to make magnesium are based on salts containing chloride which can be found naturally or are transformed from other raw materials like serpentine, magnesite, bischofite or carnallite. The magnesium chloride salts are dried with various processes in order to receive anhydrous MgCl2. The raw material for magnesium production in this activity is an anhydrous carnallite (MgCl2-KCl). In the process, KCl represents the electrolyte. In the course of the MgCl2 decomposition, the KCl content increases until the (spent) electrolyte is partly pumped out and replaced with new carnallite. Finally, two by-products are produced: liquefied chlorine (Cl2) and KCl-rich salt (70% KCl). Magnesium oxide (MgO) is formed as an impurity during dehydration. Concerning the CO2/CO equilibrium in the calcination process, there are numerous reactions that take place in the chlorination chambers and the carbon can be consumed by reaction with MgO, air, water, sulfates and other impurities. Theoretically, the predominant reactions are those in which carbon dioxide is formed. Thus, it is assumed that the carbon is entirely converted to CO2. The CO2 emissions from graphite anode consumption are expected to contribute less than 1 % of the overall emissions and are neglected in the module. In practice, the off gases are not released to the atmosphere as is, as they are treated in wet alkali scrubbers. That is that some of the CO2 (be it from the reaction or from the ambient dilution air) is converted to calcium carbonate. The input of petroleum coke contributes less than 1 % to the overall GWP results and is excluded from this datasets for reasons of confidentiality. technologyComment of magnesium production, pidgeon process (CN): The Pidgeon process includes the following process steps: calcination, grinding & mixing, briquetting, reducion and refining. Coal as energy source is only used in for the calcination process. For other process steps, coke oven, semi coke oven, producer or natural gas are used. The use of these fuels is calculated according to the weighted average in terms of annual magnesium output per fuel. The production of producer (coal) gas is included in this module. A main influencing factor for the emissions from fuel combustion is the composition of the fuel itself. Due to the different origins of the fuel gases used in the Pidgeon process, the composition of the gases varies considerably. For semi coke and coke oven gas, a large variation in gas composition can be observed. As the data base for these compositions is restricted to few measurements, no statistical average can be determined.
technologyComment of tantalum powder production, capacitor-grade (CN, RoW): After the production of tantalum concentrate (30% Ta2O5), it is digested at high temperature through the use of hydrofluoric and sulfuric acid. The produced Ta solution is filtered - thus removing the insoluble minerals – and then undergoes liquid-liquid separation (solvent extraction) using methyl isobutyl ketone (MIBK) to separate niobium from tantalum. The MIBK in tantalum is stripped from the solution and tantalum is precipitated as hydroxide by adding ammonia (NH3). Then, the hydroxide is calcined in a furnace to produce pure tantalum oxide. The pure tantalum oxide is later reduced to pure tantalum powder by bringing the pure tantalum oxide in contact with magnesium vapour, in a multiple hearth furnace or rotary kiln. The stoichiometric equation is the following: Ta2O5 + 5Mg -> 5MgO + 2Ta. The unreacted magnesium is assumed to be recovered. Sulfuric acid and ultrapure water are then utilized to remove the magnesium oxide, producing magnesium sulfate which is removed from the solution and therefore serves as a by-product that can be further processed.
Das Projekt "Hot gas-cleaning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. General Information: Descriptions of the individual parts of the project are given below. Removal of trace elements in hot gas cleaning systems (CSIC). Study of the capture of trace elements by a range of different sorbents - mainly metal mixed oxides, clay materials and alkaline-earth carbonates but also some alumina and siliceous materials - in two laboratory scale reactors (a fixed bed and a fluidised bed) at temperatures between 550 and 750 degree C. Different compositions of the simulated coal gas stream will also be tested. Different sorbents, temperatures and stream gas composition will be studied during each of three periods of six months in each of the three years of the programme. Hot H2S Removal by using waste products as solvents (TGI). Testing of red mud (a residue from aluminium manufacture) and electric arc furnace dust (a residue from steel making) as sorbents for hot dry desulphurisation of coat derived fuel gas. These materials have been chosen as containing potential sorbents including calcium, iron, zinc and manganese oxides. Tests will be carried out in a laboratory-scale pressurised reactor. Use of carbon materials and membranes for hot gas clean up (DMT). Study of the potential use of carbon materials for removing trace metals and sulphur compounds from hot gasification gases (also potentially the separation of light gases such as hydrogen), taking advantage of the stability of carbon at high temperature and in corrosive atmospheres. A bed of carbon (or, where appropriate, another material) alone or in combination with a carbon filtering membrane installed in a laboratory gas circuit will be used: - to study the effect on composition of passing gas from a gasifier through a bed of activated carbon or a carbon molecular sieve at various temperatures, pressures and flow rates. - to repeat the studies as above with a filtering membrane made from carbon added. - to study the combination of sorption/filtration and catalytically active materials (i.e. using catalysts for the CO shift and for hydrogenation). The use of other compounds such as zeolitic membranes or granular beds will also be considered and the advantages of using combined gas clean up systems will be reviewed in the light of the data obtained. Development of improved stable catalysts and trace elements capture for hot gas cleaning in advanced power generation (CRE Group). Studies will be carried out on existing equipment to improve and assess catalysts based on iron oxide on silica and titania with mixed metal oxides to remove ammonia, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, arsine, hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Selected catalysts will be tested at pressures up to 20 bar and temperatures in the range 500 - 800 degree C using simulated atmospheres. ... Prime Contractor: Deutsche Montan Technologie, Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (DMT); Essen; Germany.
Das Projekt "MgO-Spritzbeton: Verhalten bei Angriff von MgCl2-Lösung (MgO-SEAL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Bergbau und Spezialtiefbau durchgeführt. Ziel der vorgesehenen Untersuchungen ist, das Langzeitverhalten eines MgO-Spritzbetonbauwerkes (mit 7 Jahren Reifezeit) nach Lösungskontakt im Maßstab eines realen Bauwerkes, einschließlich des geomechanischen und geohydraulischen Verhaltens, zu quantifizieren und zu bewerten. Dies ist ein wesentlicher Beitrag für einen Nachweis der Integrität als Langzeitsicherheitsnachweis von Verschlusselementen aus MgO-Beton für zukünftige HAW-Endlager im Salinar. Die Arbeiten sollen in folgenden Arbeitspaketen durchgeführt werden: Pneumatische Dichtheitsprüfung, Einrichtung des Versuchsortes für eine hydraulische Druckbeaufschlagung, Prüfung der vorhandenen Anlagen, Laboruntersuchungen an Bohrkernen (Phasenbestand, Festigkeit, Kriechverhalten, Porosität, Permeabilität), Befüllung der Druckkammer mit gesättigter Lösung und stufenweise Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks. Danach wird die Planung des selektiven Rückbaus mit einer Untersuchung des MgO-Betons und der Kontaktzone vorgenommen.
Das Projekt "Loeslichkeitsveraenderungen von Chromschlamm in Abhaengigkeit von der Alterung und Oxidationsverhalten der Cr-III-Verbindungen im Schlamm I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westdeutsche Gerberschule Reutlingen, Abteilung Forschung und Entwicklung durchgeführt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Loeslichkeitsverhaeltnissen von Chromschlaemmen in Abhaengigkeit von der Alterung und ueber die Oxidation der im Schlamm enthaltenen Cr-III-Verbindungen bei der Einwirkung von Sonne, Luft und UV-Licht zu Cr-VI-Verbindungen. Zur Durchfuehrung wurde aus Chromrestbruehen durch Zugabe von Magnesiumoxid das Chrom ausgefaellt und einer wochenlangen Alterung unterzogen. Dabei konnte festgestellt werden, dass mit zunehmender Lagerdauer die Loeslichkeit von Chrom stark zurueckgeht, auch wenn stark komplexaffine Stoffe zur Eluierung eingesetzt werden. Eine deutliche Abhaengigkeit der Loeslichkeit vom pH-Wert liegt nur bei frischem Schlamm vor, mit der Alterung nimmt auch hier der Einfluss ab. Hinsichtlich der Oxidation von dreifach positiv geladenem und sechsfach positiv geladenem Chrom haben die bisherigen Untersuchungen ergeben, dass bei Einwirkung von Luft und Sonne, wie sie in der Landwirtschaft vorliegen, keine gesicherte Oxidation stattfindet. Bei Bestrahlung mit UV-Licht, also extremen Bedingungen, ist nur eine minimale Umsetzung gegeben, die nicht im gefaehrlichen Bereich liegt.
Das Projekt "Chlorfreie Bleiche von Formacellzellstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die chlorfreie Bleiche von Sulfitzellstoffen mit Alkali/Sauerstoff und Wasserstoffperoxid ist heute in der Bundesrepublik Stand der Technik. Nicht moeglich ist jedoch die Schliessung der Wasserkreislaeufe wegen der Aufkonzentration der mit den Hackschnitzeln eingetragenen Fremdionen bei der Rueckgewinnung der Aufschlusschemikalien durch Ablaugenverbrennung und wegen der unterschiedlichen Basen beim Aufschluss (MgO) und bei der Bleiche (NaOH).- Sulfatzellstoffe lassen sich im Gegensatz zu Sulfitzellstoffen wesentlich schwerer chlorfrei bleichen und erfordern eine zusaetzliche saure Waesche zur Entfernung der Schwermetallionen sowie Komplexbildner und Aktivatoren, die die Abwaesser zusaetzlich belasten. Das im Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes entwickelte Formacell-Verfahren ermoeglicht die abwasserfreie Bleiche mit Ozon und Peressigsaeure zu Zellstoffen mit hohen Weissgraden (ueber 85 Prozent ISO) und Festigkeiten. Im Gegensatz zum Sulfit- und Sulfatverfahren werden beim Formacell-Verfahren bereits beim Aufschluss Zellstoffe mit sehr niedrigen Restligningehalten (unter 1,5 Prozent) erhalten. Fuer die anschliessende Bleiche mit Ozon braucht die Aufschlussloesung nicht veraendert zu werden. Vorteile gegenueber der konventionellen Ozonbleiche in Wasser sind die bessere Loeslichkeit und die hoehere Stabilitaet des Ozons in Essigsaeure/Ameisensaeure, wodurch die vollstaendige Delignifizierung ohne signifikanten Festigkeitsabfall der Zellstoffe moeglich ist. Zur Verbesserung des Weissgrades wird Peressigsaeure in Wasser oder Butylacetat eingesetzt, das gleichzeitig als Schleppmittel fuer die Abtrennung des Wassers aus der Aufschlussloesung durch azeotrope Destillation dient. Gegenueber dem in Deutschland zur Zeit angewendeten Sulfitverfahren entfaellt beim Formacell-Verfahren die Ablaugenverbrennung zwecks Rueckgewinnung der beim Aufschluss (Mg(HSO3)2) und in der Bleiche (NaOH) eingesetzten anorganischen Chemikalien, wodurch Abwaesser und Luftverschmutzungen (SO2) vermieden werden.
Das Projekt "Abgaskuehlung und Verminderung der Schadstoffemission an einem Vorkammer-Dieselmotor durch Abgasnachbehandlung und Abgasrueckfuehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Walter Herbst AG durchgeführt. Die Untersuchungen wurden an einem Blockheizkraftwerk (BHKW) durchgefuehrt. Als Antriebsmaschine fuer die Stromerzeugung diente ein Vorkammer-Dieselmotor, dessen mechanische bzw. thermische Leistung bei 1.450 U/min, 90 kW bzw. 120 kW betrug. BHKW's wandeln besonders gut die eingesetzte Primaerenergie um. Ihr Strom-Waerme-Verlustverhaeltnis betraegt 35/50/15. Verglichen mit Heizkesseln ist aber die Russ- und Stickoxyd-Emission bei gleichem Energieverbrauch ca. 10 x groesser. Zur Verringerung der Schadstoffemission und Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades wurde eine Abgasnachbehandlung, -kuehlung und -rezirkulation durchgefuehrt. Abgasnachbehandlung: Durch Zugabe von Magnesiumoxyd in den Abgasstrom konnte die Schwefeldioxyd-Emission auf 50 ppm gesenkt, Russ und Staub 99,9-prozentig abgeschieden werden. Abgaskuehlung: Die Abgase wurden bis auf 20 Grad Celsius mit Hilfe einer Waermepumpe abgekuehlt. Durch Ausnutzung des oberen Heizwertes konnte dadurch der Gesamtwirkungsgrad der Anlage um 7 Prozent verbessert werden. Abgasrueckfuehrung: Die Stickoxydemission konnte durch die Rueckfuehrung von gereinigtem und gekuehltem Abgas auf 100 ppm gesenkt werden, wobei der Gesamtwirkungsgrad der Anlage sich nicht veraenderte.
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren zur Behandlung geschaedigter Vegetation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung durchgeführt. Es wurde ein pyrotechnisches Verfahren entwickelt, das einer geschaedigten Vegetation die fuer das Wachstum benoetigten Naehrstoffe oder Umweltgifte kompensierende Substanzen in Form eines unmittelbar durch das Blattwerk oder Nadelwerk aufnehmbaren Aerosols am Standort der Pflanze zufuehrt. Die Aerosole haben eine Groesse von ca. 1 um und sind damit ueber die Spaltoeffnungen aufnehmbar. Es koennen z.B. Kalziumoxid, Kalziumhydroxid, Magnesium, Magnesiumoxid eingesetzt werden. Das Verfahren ist zum Patent angemeldet.
Das Projekt "Erzeugung grobkoerniger Stahlwerksschlacken fuer den Wasserbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FEhS, Institut für Baustoff-Forschung e.V. durchgeführt. Wasserbausteine aus Stahlwerksschlacken erfuellen die hohen Anforderungen, die in den Technischen Lieferbedingungen fuer Wasserbausteine -TLW- festgelegt sind. Insbesondere die hohe Dichte der Stahlwerksschlacken hat sich als vorteilhaft erwiesen, da sie dadurch der Stroemung und den Wellen einen hoeheren Widerstand entgegengesetzen als Natursteine gleicher Abmessungen. Groessere Koernungen aus Stahlwerksschlacken, fuer die ein grosses Marktpotential besteht, konnten bislang nicht gezielt hergestellt werden, da mit den herkoemmlichen Methoden der Abkuehlung und Aufbereitung ueberwiegend Koernungen kleiner 100 mm erzeugt werden. Ziel des Forschungsvorhabens war es daher, geeignete Techniken zu entwickeln, mit denen die gesteuerte Erzeugung grossformatiger Wasserbausteine aus Stahlwerksschlacken ermoeglicht wird. Voraussetzung fuer die Erzeugung grossformatiger Wasserbausteine aus Stahlwerksschlacken sind entsprechend niedrige Gehalte an freiem CaO und MgO, die in Stahlwerksschlacken prozessbedingt enthalten sein koennen und die Raumbestaendigkeit beeintraechtigen koennen. Fuer die Untersuchungen wurden geeignete LD-Schlacken ausgewaehlt bzw. durch die Behandlung fluessiger LD-Schlacken mit Sand und Sauerstoff erzeugt. In Labor- und Betriebsversuchen wurden verschiedene Giesstechniken, wie das Abkippen in unterschiedlich dicken Schichten bzw. Giessgefaessen, und Abkuehlungsbedingungen, wie die gesteuerte Abkuehlung bzw. Temperung, erprobt. In den Betriebsversuchen wurde schwerpunktmaessig eine Verfahrenstechnik entwickelt, die den Anforderungen der betrieblichen Praxis entspricht. Dies betrifft insbesondere die Optimierung der Abkuehlzeit, bei der eine Produktverbesserung erzielt wird, ohne den Schlackenumschlag zu behindern oder mehr Betriebsflaeche zu erfordern. Die entwickelte Flachbeettechnik beinhaltet das Abkippen, Abkuehlen und Raeumen von LD-Schlacke sowie die Beetvorbereitung und den organisatorischen Ablauf, um die Schlackenproduktion in 0,4 m maechtigen Schichten abkippen zu koennen. Im Vergleich zum Abkippen und Abkuehlen in duennen Schichten uebereinander, kann mit der Flachbeettechnik bei der Aufbereitung eine deutliche Erhoehung des Grobanteils erzielt werden. Dieser Grobanteil entspricht Wasserbausteinen der Groessenklasse 0 gemaess TLW (50/150 mm) und erfuellt in hohem Masse alle technischen und umweltrelevanten Anforderungen des Wasserbaus. Die verbleibenden kleineren Fraktionen entsprechen den Anforderungen im Strassenbau. Damit ist die vollstaendige Nutzung dieser Stahlwerksschlacken auf qualitativ besonders hochwertigen Gebieten gesichert. Die Herstellung grossformatiger Wasserbausteine aus Elektroofen- und Giesspfannenschlacken ist ebenfalls grundsaetzlich moeglich, wie durch eine Auswahl geeigneter Schlacken belegt werden konnte.
Das Projekt "Reversible metallische Energiespeicher zur nachhaltigen Erzeugung von Wasserstoff (ReNew)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Das Ziel des Kooperationsvorhabens ist die regenerative on-demand und in-situ Produktion von Wasserstoff (H2) zur Verwendung als strombasierter Kraftstoff. Hierzu soll ein Kreislauf etabliert werden, in welchem Magnesium (Mg) als Energiespeicher für erneuerbar produzierten Strom und H2 als Kraftstoff dient. Die Stärke der Technologie liegt also in der kombinierten Nutzung von Mg als Energiespeicher mit hoher Energiedichte und H2 als Treibstoff mit hervorragender Energieumwandlungseffizienz. Als zusätzliches Reaktionsprodukt entsteht Magnesiumoxid (MgO). Dieses kann aufgrund des festen Aggregatzustands gesammelt und z.B. während des Betankens mit Mg wieder abgegeben werden. Durch den Einsatz der Solide-Oxide-Membrane (SOM)-Technologie kann Mg mit Hilfe von Elektrolyse direkt aus dem Oxid gewonnen werden.