QSL-Verfahren
Quärrismännchen
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QSL-Verfahren: Neuartiges, modernes Verfahren zur Verhüttung von Blei, welches auf einem 1973 erteilten Patent basiert u. seit 1990 in der Bleihütte Binsfeldhammer in großtechn. Maßstab angewandt wird. Das QSL-Verfahren weist eine gute Wirtschaftlichkeit auf u. zeichnet sich, im Vergleich zu den konventionellen Schachtofen-Anlagen, insbesondere durch eine erheblich bessere Umweltverträglichkeit aus.
Das Verfahren ist benannt nach den Professoren Queneau u. Schuhmann sowie nach dem Frankfurter Anlagenbauer u. Lizensgeber Lurgi. Ähnlich wie die Bleihütte Binsfeldhammer, gehörte letzterer ebenfalls zur METALLGESELLSCHAFT FRANKFURT.
Mit der Einführung u. der Weiterentwicklung des QSL- Verfahrens in der Bleihütte Binsfeldhammer sowie nach Durchführung weiterer Umweltschutzmaßnahmen konnte die Schwermetallemission trotz steigender Bleiproduktion um deutlich mehr als 95 % gesenkt werden.
Beim QSL-Verfahren laufen im Prinzip die Prozesse des Röstens u. der Reduktion in einem einzigen Reaktionsgefäß kontinuierlich ab.
Das zylinderförmige, innen mit feuerfester Ausmauerung versehene Aggregat ist liegend angeordnet u. weist eine leichte Neigung in Richtung des Blei-Abstiches auf. In der Bleihütte Binsfeldhammer beträgt die Gesamtlänge des Aggregats 33 m, der Durchmesser 3 bis 3.5 m. Das Reaktorgefäß ist so unterteilt, dass sich zwei ungefähr gleich große Teilzylinder ergeben, wobei der eine als Oxidationszone, der andere als Reduktionszone wirkt.
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QSL Aggregat Foto: Berezelius Stolberg |
In der durch Brenner beheizten Oxidationszone wird hauptsächlich sulfidisches Erz (Bleiglanz) u. techn. reiner Sauerstoff aufgegeben. Die Verwendung von Sauerstoff statt Luft reduziert die Menge der zu reinigenden Abgase ganz erheblich. Die Staubabscheidung wird dadurch effektiver u. man erhält höhere Schwefeldioxid-Konzentrationen, was die Gewinnung von Schwefelsäure vereinfacht.
Anders als beim klassischen Rösten wird durch die Einstellung eines geeigneten Mengenverhältnisses von Erz u. Sauerstoff die vollständige Oxidation
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
zugunsten einer partiellen Oxidation (Röstreaktion)
PbS + 2O2 → PbSO4
PbSO4 + PbS → 2Pb + 2SO2
teilweise zurückgedrängt. Somit entsteht neben Schwefeldioxid (SO2), Schlacke u. Bleioxid (PbO) bereits in der Oxidationszone metallisches Blei (Pb).
Das Blei sammelt sich mit der aufschwimmenden, stark bleioxidhaltigen Schlacke als segmentförmige Ausfüllung im unteren Teil des liegenden Reaktorgefäßes. Die bereits erwähnte Neigung des Reaktionszylinders u. die Anordnung des Bleiabstiches sowie des Schlackenabzuges sorgen dafür, dass das freiwerdende Blei am äußeren Kopfende der Oxidationszone ausfließen kann, während die aufschwimmende Schlacke die Reduktionszone passieren muss, bevor sie an deren äußerem Kopfende ebenfalls ausfließen kann. Ein Ausfließen von Schlacke durch den Bleiabstich wird fernerhin dadurch erschwert, dass vor der Abstichöffnung ein Siphon angebracht ist.
Währenddessen der Schlackenfluss die Reduktionszone passiert, wird Staubkohle als Reduktionsmittel in das Schlackenbad geblasen, wodurch das in der Schlacke enthaltene Bleioxid zu Blei reduziert wird. Dieses setzt sich unterhalb der Schlacke ab u. fließt im Gegenstrom zur selbigen in die Oxidationszone zurück.
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QSL Aggregat - Prinzipbild Berezelius Stolberg |
Die aus dem Aggregat kontinuierlich ablaufende Schlacke wird zunächst einem beheizten Sammelbecken zugeführt, an dessen Boden sich noch feinverteiltes Restblei absetzen kann. Von hier wird die Schlacke abgezogen, granuliert u. auf Halde deponiert.
Das in der Oxidationszone freiwerdende, stark verunreinigte Schwefeldioxid verlässt als Abgas die Anlage mit einer Temperatur von ca. 1.200 °C u. wird unter Ausnutzung seines Wärmeinhaltes nach aufwendiger Reinigung zu Schwefelsäure verarbeitet.
Bei der Reinigung des Abgases werden u.a. Flugstäube ausgefiltert, die zum Reaktor rückgeführt werden. Hierzu gehören auch hochgiftige Cadmium- u. Arsen- Verbindungen, die so aufbereitet werden, dass verkaufsfähige Produkte entstehen (Cadmiumkarbonat u. Arsenikkristalle).
Die grundsätzlich bessere Umweltverträglichkeit des QSL-Verfahrens im Vergleich zu klassischen Schachtofenanlagen ergibt sich zunächst aus der Tatsache, dass man es mit nur einer einzigen Produktionseinheit (dem Reaktor) als Schadstoffemittenten zu tun hat u. sich alle Maßnahmen auf eben diesen potentiellen Emittenten konzentrieren können. Im Gegensatz hierzu wirkt beim klassischen Verhüttungsverfahren neben dem Schachtofen selbst insbesondere die Sinterröstung zumindest als potentielle Emissionsquelle.
Ein anderer Gesichtspunkt ergibt sich aus der Betrachtung der für beide Verfahren stark unterschiedlichen Stoffrückführströme. Beim QSL-Verfahren werden lediglich die abgefilterten Flugstäube rückgeführt u. machen ca. 20% des Gesamtdurchsatzes aus.
Um bei der stark exothermen Sinterröstung des klassischen Verfahrens die Prozesstemperaturen innerhalb eines Bereiches zu halten, der für eine effektive Entschwefelung noch verträglich ist, muss das aufgegebene Erzkonzentrat mit bereits geröstetem Material (Rückgut) u. teilweise auch mit Schlacke (Rücklaufschlacke) verdünnt werden. Unter Berücksichtigung dieser Stoffrücklaufströme u. der sowohl bei der Sinterröstung als auch am Schachtofen anfallenden Flugstäube ist der im Rückführkreislauf zirkulierende Materialstrom fast dreimal so hoch wie der eigentliche Durchsatz.
Der Rückführkreislauf ist in beiden Fällen natürlich emissionsträchtig, allerdings ist die im Kreislauf zirkulierende Stoffmenge beim QSL-Verfahren um den Faktor 15 niedriger. Fernerhin ergeben sich deutlich geringere Abgasmengen, die zu behandeln u. zu reinigen sind.
Quandelschacht: Feuerschacht
Quärrisläucher: Höhlen u. Erdlöcher, in welchen der Sage nach (Zwergensagen) die Quärrismännchen oder Römermännchen gewohnt haben sollen.
Im Stichworteintrag verwendete Quellen:
HOFFMANN,
H. (1914), Nr. 252 u. 282
Quärrismännchen: Zwergengestalten, die der Sage nach (Zwergensagen) um Mausbach - Gressenich gehaust haben sollen u. auch Römermännchen genannt wurden (römisches Messing, Bergbausagen). Der Name Quärrismännchen leitet sich von dem mittelhochdeutschen Wort ‘Querge’ (Zwerge) ab.
Bei der für diese Sagengestalten ebenfalls gängigen Bezeichnung ‘Römermännchen’ wird, in Verbindung mit weiteren Motivelementen, der Bezug zu frühgeschichtl. Bergbau deutlich.
Die Quärrichsmännchen stellte man sich als seltsame, kleine, langbärtige Kerlchen vor. In der Sage heißt es, dass sie den Leuten keinen Schaden zufügten, andererseits aber auch nicht sonderlich behilflich waren. Sie zeigten sich nur, wenn sie die "Oberirdischen" nötig hatten, und dann galt ihnen als Regel: Wie du mir, so ich dir. Hielten sie in der Erde ihre Festlichkeiten, dann gebrach es ihnen manchmal an Geschirr. Dann kamen sie zu den Anwohnern und borgten, was ihnen fehlte. Stellte man ihnen das Gewünschte gutwillig zur Nacht hin, so hatte man es am folgenden Morgen zurück, und zwar so schön gescheuert, wie es kein Mensch vermochte. Anders, wenn man es ihnen verweigerte. Sie holten es einfach in der Nacht, und brachten es zurück, über und über mit Ruß bedeckt.
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Im Stichworteintrag verwendete Quellen:
HOFFMANN,
H. (1914), Nr. 252, 282, 481
Quärrissteen: Römersteine
Quarsack: Schächte im Grubenfeld Breinigerberg.
Quarsackgang: Gangartiger Erzkörper in der Erzgrube Breinigerberg.
querschlägig: berm. geol. Ausdruck für Richtungen, die quer zum Schicht- Streichen verlaufen.
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