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9 | 2012

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Technik &Management

Technik &Management Abfall/Recycling Kieswaschschlämme als potenzielleRohstoffquelle Bei der Aufbereitung von Kies und Sand fallen Millionen Tonnen anAluminosilikaten in wässriger Suspension an. Als Tonersatzstoffe könnten die Minerale signifikant zur nachhaltigen Rohstoffsicherung beitragen. Doch welche Voraussetzungen müssen geschaffen werden, damit eine Nutzung im großen Stil erfolgen kann? Lutz Krakow Allein in Deutschland entstehen bei derAufbereitung vonKiesund Sand proJahr rund 15 Millionen Tonnenfeinteilige Aluminosilikate, die überwiegend in Schlammteichen deponiert werden.Einige davonsind so groß, dass für sie rechtlich die Talsperrenverordnung gilt. Bezogen auf Mitteleuropa, fallen bei den Herstellungsprozessen von Kies und Sand jährlich mindestens 50 Millionen Tonnen Feststoffsubstanz an. Hinzukommen nochgut 150Millionen Kubikmeter Wasser, das Jahr für Jahr im Schlamm gebundenwird[1]. Um dieses Potenzial grundsätzlichzu bewerten, hat die Deutsche Rohstoffagentur eine aktuelle Studie durchgeführt [2,3]. Dabei hat sich gezeigt, dass der größte Teil der Schlämme für die Baukeramik potenziell geeignet ist. So fügt sich das Kornband der Stoffe in das dergrobkeramischerMassen ein. Aktuell werden Waschschlämme meistens imAbbaugebiet deponiert. Entwässerung per Kammerfilterpressen Jedoch ist mineralogisch geeignet nicht gleichbedeutend mit technisch verwendungsfähig. DieSchlämme müssen mindestens eine steifplastische Konsistenz aufweisen und können ohne homogene Entwässerung nicht verarbeitet werden. Derzeit werden rund fünf Prozent der Waschschlämme über Kammerfilterpressen zuFilterkuchen entwässert und bei der Ziegelherstellung verwendet [4]. Neben der produktionsspezifischen Eignung entscheiden die Frachtkosten zum Ziegelwerk über den Einsatz derRohstoffe. Literatur [1] Pflug, R.: (2001): Wohin mit dem Schlamm? Möglichkeiten der wirtschaftlichen Verwertung von Mineralschlämmen. Steinbruch und Sandgrube, 94, 6,S.6–7 [2] Schmitz, M., Röhling, S. &Dohrmann, R.(2011): Inder grobkeramischen Industrie nutzbares Potential der bei der Gewinnung und Aufbereitung in der deutschen Steine- und Erden-Industrie anfallenden Feinanteile. DERA Rohstoffinformation Nr. 5, Hrsg.: Deutsche Rohstoffagentur in der BGR, Hannover [3] Schmitz, M., Röhling, S. &Dohrmann, R.(2011): Waschschlamm: Ein vernachlässigtes heimisches Rohstoffpotenzial? –Gesteinsperspektiven, 8/2011, S. 16 –18, Stein-Verlag [4] Krakow, L. (2012): Ressourceneffizienz inder Ziegelindustrie Teil I: Allgemeine Einführung –Bauverlag, Ziegelindustrie International, 01–02/12, S. 15 –24 Die Theorie ist einfach: Anstelle von Schlammdeponien werden Filterkuchen produziert,die an die Ziegelindustrie gehen. Damit wäre die gesamte Schlammteichproblematik gelöst. Es erschließt sichein großes Potenzial regionaler Rohstoffe. Aufwändige Genehmigungsverfahrenzur Erschließung neuer Tonvorkommenkönnten entfallen oder zumindest zeitlichgestreckt werden. Finanzielle Anreize essenziell Dochdie Praxis sieht anders aus: Jede Innovation ist mit Investitionen verbunden. Unddazuwerdenfeste Abnahmegarantien über mindestens zehn Jahre benötigt. Aber Abnahmegarantien in „virtuelle“ Rohstoffe gibt es nicht. Werweiß schon, welche Produktionsrisikenmit demEinsatz desneuen Rohstoffstatsächlichverbundensind? Gefragt sind ökonomische Anreize, die das finanzielle Risiko mindern. Mit ihnen könnte die erforderliche Motivation und Kreativität entfaltet werden, die für das Gelingen derRohstoffwende dringend benötigtwerden. EurGeol Dr. Lutz Krakow, Dr. Krakow RohstoffConsult, Göttingen, krakow@rohstoffconsult.de Bild: Dr. Krakow RohstoffConsult 40 UmweltMagazin September 2012

Wertstoffe aus Waschsäure Kupfer ist zu wertvoll, um es zusammen mit der Waschsäure als Abfall zu deponieren. Bild: Matteo Canessa/SXC Bei der Abgasreinigung von Kupferhütten entsteht ein Abwasserstrom, der sowohl Wertstoffe als auch Gifte enthält. Ein neues Fällungsverfahren gewinnt aus dieser Waschsäure Kupfer und Schwefelsäure zurück. Helmuth Ziegler Die Rauchgaseder Kupferverhüttung enthalten Schwermetalle wie Kupfer, Arsen, Eisen, Quecksilber,Blei, Zink, Molybdän, Cadmium, Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. Beider Abgasreinigung werden diese Stoffe ausgewaschen. Es entstehen pro Betriebsstunde mehrere Kubikmeter flüssige Waschsäure, die bis zu35Prozent aus Schwefelsäure besteht. „Dabei ist der Gehalt an den teuren Rohstoffen Kupfer und Schwefelsäure in vielen Fällen sogroß, dass sich eine Rückgewinnung rechnet“, soAngela Ante, Expertin für Abwasserbehandlung des Böblinger Anlagenbauers Eisenmann. „Bislang ist es üblich, die Waschsäure samt allen enthaltenenWertstoffen mit Kalkmilchzu neutralisieren und den entstehenden Schlamm für vielGeldzudeponieren.“ Kupfer zurückgewinnen Beim Fällungsverfahren wird Natriumhydrogensulfid (NaHS) in die Waschsäure eingerührt, um eine Fällung der Schwermetalle zu induzieren. „Ohne weitere Maßnahmen fallenallerdings bei Zugabe von NaHS das gewünschte Kupfer und das verunreinigende Umweltgift Arsen praktisch gleichzeitig aus“, beschreibtAnte.„Deshalb setzen wir zuBeginn des Verfahrens einenweiterenchemischenKatalysator ein.“ Mit dessen Hilfe ist esmöglich, in getrennten Prozessschritten nacheinander Kupfer und Arsen zu fällen. Der aus demerstenFällungsreaktor abgezogene Kupferschlamm wird mechanisch entwässert und kann anschließend direkt in die Verhüttungzurückgehen. Der Kupfergehalt pro Liter Waschsäure kann bis zu18Gramm betragen. In einem Beispielbetrieb können so proJahr annähernd160 Tonnen des Halbedelmetalls aus dem Prozesswassergewonnen werden. Arsen separat ausgefällt Die verbleibende Waschsäure wird in einem weiteren Reaktor einer erneuten Sulfidfällung unterzogen, wobei nun Arsen und weitere Schwermetalle ausfallen. Der entwässerte und damit gewichtsreduzierte Arsenschlamm wird auf einerSonderabfalldeponie entsorgt. Nach den beiden Fällungsschritten bleibt eine wässrige Phase übrig, die überwiegend aus Schwefelsäure besteht. In dieser Rohform kann sie zum Beispiel in der Haldenlaugung zur Gewinnung vonKupfer aus niedriggehaltigenErzen eingesetztwerden. BeiBedarf kann eine zusätzliche Nanofiltration die Qualität der Schwefelsäure verbessern. Schnelle Amortisation „Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen haben gezeigt, dass sich die Investition in unser Verfahren für den HüttenbetriebimIdealfall schon nachvierMonaten amortisiert“, betont Ante. Möglich wird dies durch die vorteilhafte Kombination vonvermiedenenEntsorgungskosten mit den Erlösen aus dem Kupferrezyklat und der gewonnenen Schwefelsäure. Als potenziellenAnwenderkreis gibt es weltweit derzeit rund 125 Kupferhütten. Auch eine Übertragung desVerfahrens auf Zink-oderBleihüttenist denkbar,allerdings muss hier im Einzelfall noch untersucht werden, ob die selektive Trennung der Wertmetalle vonden Schadstoffengelingt. Helmuth Ziegler, UmweltMagazin, Düsseldorf Kontakt: Tanja Thoma-Ly, Eisenmann AG, Böblingen, tanja.thoma-ly@eisenmann.com UmweltMagazin September 2012 41

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