Impuls-, Wärme- und Stofftransport bei der Argon-ESU-Raffination am Beispiel vonTitan

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Beim Elektroschlackeumschmelzen (ESU) von Titan ändert sich die Schlackenzusammensetzung durch die Bildung von CaO stetig. Damit ändern sich auch die Prozessgrößen bzgl. des Impuls-, Wärme- und Stofftransportes. Im ldealfall sollten Schlackenzusammensetzung, Temperatur, elektrische Leistung usw. während des Umschmelzvorganges konstant sein. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll das Verständnis der Impuls-, Wärme- und Stofftransportmechanismen in der Schlacke und im flüssigen Metallsumpf durch die Modellierung/Simulation mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) unter Berücksichtigung thermodynamischer Gleichgewichtsreaktionen zwischen Metall und Schlacke verbessert werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt durch parallele Experimente an einer ESU-Anlage am Beispiel von Titanschrott. Titan eignet sich gut als Beispielmetall, da neben physikalischen Vorgängen, wie dem Abscheiden von Titannitrid in der Schlacke, auch chemische Reaktionen, wie die Desoxidation durch metallisches Kalzium, beobachtet werden können. Die Untersuchungen sind wichtig für die Entwicklung tragfähiger Recyclingkonzepte, da heute nur sortenreine Produktionsabfälle dem Produktionsprozess wieder zugeführt werden.