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9 | 2013

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TECHNIK UND MANAGEMENT

TECHNIK UND MANAGEMENT Abfall/Recycling Metalle ausMüllverbrennungs- Schlacken recyclen In Müllverbrennungs-Schlacken sind Metalle aus dem Prozess nahezu vollständig enthalten und aufkonzentriert. Sie können daraus schon heute mit hohen Raten zurückgewonnen werden. Obdas Ausschöpfen weiterer Recyclingpotenziale inZukunft wirtschaftlich ist, hängt wesentlich von den internationalen Metallpreisen ab. Rüdiger Deike, Dominik Ebert, Daniel Schubert, Reza Ulum, Ragnar Warnecke und Martin Vogell SeitAnfang desJahres 2011 sinkendie Preise von Metallen aufgrund der Entwicklung der Weltwirtschaft mehr oder weniger kontinuierlich. Langfristighingegen muss eher mit einemPreisanstieggerechnetwerden, da weiterhin einwachsenderAnteil derWeltbevölkerung am Konsum vonRohstoffen beteiligt sein wird. Für rohstoffarme Industrienationenist es vonexistenziellerBedeutung, Strategien [1] zuentwickeln, um zumindest in gewissen Grenzen auf diese Herausforderungen reagieren zu können. Neben der Substitution bestimmter Rohstoffe kommt dem noch intensiveren Recycling zukünftig eine besondereRolle zu.Jetzt und in Zukunftkönnen Recyclingverfahren, die es in der Vergangenheit bislang nicht waren, wirtschaftlichseinoderwerden. Interesse an Sekundärrohstoffen aus Schlacke Bislang standen bei den Entwicklungen in der Müllverbrennung (MV) die Faktoren Umweltschutz, Energieerzeugung und Verwertung der mineralischenFraktioninFormder Schlacke im Vordergrund. In jüngster Zeit wächst So sauber und unversehrt findet sich feiner Kupferdraht inaufbereiteter Schlacke aus Müllverbrennungsanlagen wieder. das Interesse, Metalle als Sekundärrohstoffe aus MV-Schlackenüber das bisherige Maß hinaus zu gewinnen. Mit Metallen können heute schon ineinigen industriellen Bereichen, wie zum Beispiel in Gießereien, Elektrostahlwerken oder NE-Metall-Sekundärhütten, nahezu geschlossene Rohstoffkreisläufe realisiert werden. Die Analyse von Recyclingprozessen zeigt, dass in den Fällen, in denen der Dispersionsgrad der zu rezyklierenden Wertstoffe sehr groß ist, der technische und wirtschaftliche Aufwand zur Rückgewinnung hoch ist. In solchen Fällen istesbesonders wichtig,dass aus denRecyclingprozessen mehrere Produkte gewonnen werden können, um auf diese Weise die spezifischen Kosten reduzierenzukönnen. Verbrennung reinigt und konzentriert Bei dem an den MV-Anlagen angelieferten Müll handelt es sich umein Gemisch, in dem die metallischen Wertstoffe in unterschiedlichen Abmessungen und in einemrelativ hohen Dispersionsgrad vorliegen. Durch den Verbrennungsprozess werden neben derProduktion von Strom und Wärme die Metalle in denFilteraschenund in deutlichgrößeren Mengen in den Schlacken gesammelt. Dabei reichern sich in derSchlacke gröbere metallische Gegenstände, wie zumBeispielDosen, aberauchsehrfeine metallische Partikel, beispielsweise Drahtreste,an. Insbesondere fürdie kleineren Metallpartikel ist die Tatsache wichtig, dass sie der Verbrennungsprozess von anhaftenden kohlenstoffhaltigen Bestandteilenbefreit. Gröbere Partikel und Gegenstände aus Eisen und NE-Metallen aus MV- Schlacken abzutrennen, ist heute bereits Stand der Technik. ImJahr 2009 fielen inDeutschland 4,76 Millionen Tonnen MV-Schlacken an, aus denen 346000 TonnenEisen und 32 000 TonnenNE-Metalle gewonnenwurden. 44 UmweltMagazin September 2013

Ist-Metall aus Müllfraktion in Rosttasche 87,226 [kg/t,S] Ist-Metall Recyclingquote 92,3 Prozent (reine Metalle, um Anhaftung bereinigt) Roh-Rosttasche, trocken 1 000,000 [kg/t,S] Metall 187,943 [kg/t,S] aufbereitete Rosttasche, trocken 919,169 [kg/t,S] Metall 107,404 [kg/t,S] Eisen (Magnetabscheidung) 72,271 [kg/t,S] Metall 72,271 [kg/t,S] NE (Wirbelstromabscheidung) 8,560 [kg/t,S] Metall 8,268 [kg/t,S] (reine Metalle, um Anhaftung bereinigt) Bild und Grafik: Universität Duisburg-Essen Rosttasche, fein, trocken 673,405 [kg/t,S] Metall, g. 78,327 [kg/t,S] Rosttasche, grob, trocken 245,764 [kg/t,S] Metall, g. 29,077 [kg/t,S] Metallgehalte von MV-Schlacke und Ist-Recycling-Quote nach dem Stand der Technik. Ausgewählt wurden die Metalle Aluminium, Kupfer, Eisen, Zinn und Zink. (Die Einheit kg/t,S steht für Kilogramm pro Tonne trockener Schlacke). Um weitere Recyclingpotenziale für Metalle aus der mineralischen Fraktion der MV-Schlacke abschätzen zu können, hat das Institut für Metallurgie und Umformtechnik der Universität Duisburg-Essen ineiner Studie die metallischen Komponenten einer frischen MV-Schlacke in den verschiedenen Korngrößenspektren analysiert und charakterisiert. Insbesondere wurden die Metalle in den Korngrößenklassen unter 2Millimeteruntersucht. Bilanzierungsmodell der Metallströme Im Weiteren wurde zur Bewertung der Recyclingpotenziale ein Bilanzierungsmodellerstellt, mitdem dieMetallströme in einerMüllverbrennungsanlage und im Verlaufder Aufbereitung derSchlackeerfasstwerdenkönnen. Aufder Basisdiverser Sortieruntersuchungen wurde fürdie Müllzusammensetzung im Einzugsbereich des Gemeinschaftskraftwerks Schweinfurt ein durchschnittlicher Metalleintrag von 2,34 Prozent ermittelt. Ausgehend von diesem Input, von dem noch rund zehn Prozent nichtmetallische Anhaftungen abgezogen werden Literatur [1] Deike, R.; Ebert, D.; Warnecke, R.; Vogell, M.: Recyclingpotenziale bei Rückständen aus der Müllverbrennung, www.itad.de müssen,ergibt sich eintheoretischer Metallinhalt von87,3Kilogramm proTonne trockener Schlacke. Die Metallgehalte in derKessel-und Filterasche werden bei diesem Näherungswertvernachlässigt. Im Verlauf einer konventionellen Schlackenaufbereitung gewinnen Magnet- und Wirbelstromtrennverfahren im Mittelaus einerTonne trockenerSchlacke 72,3 Kilogramm Eisen (Grob-, Fein- und Dosenschrott) und 8,3 Kilogramm NE- Mischfraktion, die dem Wertstoffkreislauf über denSchrotthandel wieder zugeführt werden. Setzt man diese recycelte Metallmenge aus Eisen und NE-MetalleninRelationzum durchschnittlichen Metallgehalt im Müll-Input, so ergibt sich bereits heute eine Metall-Recyclingquote von 92,3 Prozent. Wenn nur die im Beispielinder Grafik ausgewählten fünf Elemente Aluminium, Kupfer, Eisen, Zinn und Zink betrachtetwerden, kann auf der Basis von Röntgenfluoreszenzuntersuchungen für die restliche trockene Schlacke eintheoretischerMetallgehalt von 107,4 Kilogramm ermittelt werden. Diese Angabe istimerstenAnsatz rein theoretischer Natur, danicht bekannt ist, wie die Metalle tatsächlichinder mineralischen Fraktion vorliegen. Insbesondere beim Aluminium kann angenommen werden, dass ein Teil in Form vonAluminiumoxid (Al 2 O 3 )Bestandteil dermineralischen Phasen ist. Recyclingquote über 100 Prozent rechnerisch denkbar Unabhängig vom Aluminium ist aus der Grafik zu entnehmen, dassesbei einerIst-Recyclingquotevon 92,3 Prozent in Zukunftdurchaus möglichist,mit einer noch weitergehenden Rückgewinnung vonMetallenaus der MV-Schlacke eine Recyclingquote größer 100 Prozent, bezogen auf den durchschnittlichen Metall-Input von 2,34 Prozent (-10 Prozent Anhaftungen) zu erreichen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass über die Schlacke,die das Ergebnis eines Aufkonzentrationsprozesses im Verlauf der Müllverbrennung ist, auch Metalle potenziell zurückgewonnen werden können, die in sehr fein verteilter Form vorliegen und sich durch Sortierungen des Mülls,wie sie im Rahmen von Untersuchungen zur Analyse des Metalleintrags durchgeführt werden, nur bedingt erfassenlassen. Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Deike, Dominik Ebert, Daniel Schubert, Reza Ulum, alle Universität Duisburg-Essen, Institut für Metallurgie und Umformtechnik, Duisburg, ruediger.deike@uni-due.de, Dr.-Ing. Ragnar Warnecke, Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH, Schweinfurt, Dipl.-Ing. Martin Vogell, C.C.Reststoff- Aufbereitung GmbH, Würzburg UmweltMagazin September 2013 45

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