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Kühlwasseraufbereitung in der Stahlindustrie
Bei der Stahlproduktion erfolgt die Aufkonzentrierung von Chlorid und Härtebildnern im Kühlwasser, sodass bis zu 200 m³/h zur Vermeidung von Korrosion und Ablagerungen als Absalzung ausgeschleust werden müssen. Mittels kapazitiver Deionisation ist die Entsalzung der Absalzung und des Nachfüllwassers möglich. Je nach Hersteller liegen unerwünschte Wechselwirkungen zwischen der kapazitiven Deionisation und Kühlwasserbehandlungschemikalien vor, die zu einer Verringerung der Entsalzungsleistung führen.
Bei der Stahlerzeugung werden große Mengen Kühl- und Prozesswasser eingesetzt. Stahl wird bei der Herstellung in einer Kette von aufwendigen und teilweise räumlich getrennten Prozessen erzeugt. Wasser wird dabei vor allem zur Kühlung für die Roheisen- und Stahlerzeugung, in Stahl- und Warmwalzwerken sowie zu Spülzwecken bei der Oberflächenbeschichtung verwendet. Weiterhin wird Wasser zur Nasswäsche von Gasströmen (am Hochofen, Konverter und der Entgasungsanlage) und als Prozesswasser beim Entfetten, Beizen und Beschichten von Stahloberflächen sowie zur Herstellung von Öl-Wasser-Emulsionen für Schmiermittel in Kaltwalzwerken genutzt. Eine Übersicht der Hauptprozesse der Stahlerzeugung mit den anfallenden Wasserströmen ist in Bild 1 dargestellt.
Der Wassereinsatz bei der Stahlerzeugung in Deutschland beträgt jährlich ca. 400 Mio. m³ (2010). Dabei konnte der spezifische Wassereinsatz je produzierte Tonne Rohstahl im Zeitraum von 1983 bis 2010 von 35,5 m³/t Rohstahl auf 10,1 m³/t Rohstahl verringert werden, Bild 2. Diese Verringerung des spezifischen Wassereinsatzes wurde durch Optimierung der Betriebsprozesse und durch Maßnahmen der Kreislaufführung von Kühl- und Prozesswasser erreicht.
Laut Nachhaltigkeitsbericht 2013 des Stahlinstituts VDEh wird der Wasserbedarf bei der Stahlerzeugung zu 5,5 % über Frischwasser gedeckt (2,7 % Abwasser, 2,8 % Dampfverluste), für den weitaus größten Anteil (94,5 %) wird Kreislaufwasser eingesetzt. Abhängig vom Verwendungszweck wird das Wasser bis zu 40-fach genutzt. Die Wasserkreisläufe in der Stahlindustrie sind somit weitgehend geschlossen.
Autoren: Dipl.-Ing. Martin Hubrich, Projektleiter; Dr.-Ing. Matthias Kozariszczuk, Abteilungsleiter Ressourcentechnologie Flüssige Medien, VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH, Düsseldorf; Dipl.-Ing. Martin Meinardus, Spezialist FuE/Produktkonzepte; Dipl.-Ing. Hans Willbold, Abteilungsleiter Produktdefinition und Technologiemanagement, Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH, Höchstädt a. d. Donau.
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