Европейский консорциум под руководством Технического университета Леобена в рамках проекта Horizon Europe Dust2Value представил новый процесс, способный кардинально изменить подходы к переработке сталелитейной пыли. Цель проекта – экологически чистое извлечение ценного сырья, цинка и железа, что станет значительным вкладом в европейскую циркулярную экономику и защиту климата.

Ежегодно в Европейском союзе образуется более 1,5 миллиона тонн сталелитейной пыли из электродуговых печей, а мировые объемы превышают 10 миллионов тонн. Этот побочный продукт, классифицируемый как опасные отходы, возникает при переработке стального лома. Сегодня для извлечения цинка из такой пыли преимущественно используется углеродоемкий процесс Вельца, сопряженный с высокими выбросами CO₂ и образованием большого количества шлака, который отправляется на свалки, приводя к потере ценных металлов.

«Сталелитейную пыль следует рассматривать не как отход, а как ценный ресурс, который до сих пор использовался недостаточно, – поясняет координатор проекта доктор Мануэль Лойхтенмюллер. – С помощью Dust2Value мы демонстрируем, что циркулярная экономика и защита климата могут успешно идти рука об руку».

Проект Dust2Value предлагает инновационный процесс, в котором ископаемые источники углерода, такие как уголь и кокс, заменяются водородом. В основе технологии лежит современная вращающаяся печь. Ключевой особенностью является замкнутый водородный контур, который регенерирует газ, необходимый для восстановления оксида цинка, непосредственно внутри системы. Это позволяет значительно сократить потребление водорода, а в сочетании с рекуперацией технологического тепла обеспечивает существенное снижение выбросов CO₂ и получение высококачественного вторичного сырья.

Новая концепция также исключает образование шлака, производя вместо него так называемое «губчатое железо» в дополнение к извлеченному цинку. Этот материал может быть возвращен в сталелитейную промышленность, что не только экономит место на полигонах, но и укрепляет стратегические поставки критически важных промышленных металлов в Европе. Таким образом, Dust2Value открывает перспективу создания общеевропейской цепочки создания стоимости для вторичного сырья, сочетая экономические выгоды с реальной устойчивостью.

В ходе первого этапа проекта уже заложены научные и технические основы для будущего промышленного внедрения. Команда исследовала широкий спектр сталелитейной пыли со всего ЕС и провела обширные испытания по восстановлению, что позволило получить репрезентативное представление о разнообразии материалов и их поведении в будущем промышленном процессе. Параллельно было завершено техническое проектирование демонстрационной установки, которая в настоящее время находится в стадии строительства.

Для проверки концепции установки используются моделирование и цифровой двойник. Впервые в лабораторных экспериментах были измерены реальные скорости реакций, которые теперь служат основой для точной симуляционной модели. Это позволяет прогнозировать, как скорость извлечения цинка и металлизация железа изменяются в зависимости от входных параметров процесса – необходимое условие для стабильного и энергоэффективного управления в промышленных масштабах.

Результаты уже сейчас значительно превосходят существующий уровень техники. Полностью герметичный процесс на основе водорода, регенерирующий его внутри самой системы, обеспечивает особенно ресурсо- и энергоэффективную работу. Модельные расчеты показывают, что энергопотребление для извлечения цинка может быть снижено примерно на треть, а расход водорода – до 90 процентов.

«Реальный прогресс в защите климата не должен зависеть от того, когда станет доступен дешевый водород, – комментирует Мануэль Лойхтенмюллер. – Именно поэтому с самого начала мы сосредоточились на концепции замкнутого цикла, которая регенерирует водород непосредственно в процессе».

Для дальнейшего масштабирования технологии планируется продемонстрировать надежность процесса на более крупных объемах сырья. Цифровой двойник будет интегрирован в систему управления установкой для интеллектуального и эффективного регулирования, а также будут разработаны новые маркетинговые пути для переработанного цинка и железосодержащего губчатого материала. Ключевую роль сыграет и создание соответствующих политических и нормативных рамочных условий для безопасного промышленного внедрения водородных технологий переработки.