Nasschemisches Verfahren von Von Roll Inova zur Metallgewinnung aus Flugstaubzur Metallgewinnung aus Flugstaub

Für die Metallgewinnung aus Flugstaub aus Abfallverbrennungsverfahren in Metall-hütten steht noch kein großtechnisch einsetzbares Verfahren zur Verfügung, obwohl das Potential erheblich ist.

Die Firma Von Roll Inova hat zu Beginn der neunziger Jahre des zwanzigsten Jahr-hunderts ein Verfahren entwickelt, das auf Abfallverbrennungsanlagen mit nasser Abgasbehandlung abgestimmt ist. Ziele sind die Gewinnung von Schwermetallen und die Minimierung der zu deponierenden Tertiärabfälle. Diese saure Flugstaubwäsche wurde in sieben Anlagen eingebaut; weitere Anlagen sind im Bau oder in Planung.

Mit der Wäsche soll aus dem Flugstaub eine Schwermetallfraktion soweit abgetrennt und aufkonzentriert werden, dass Metalle wirtschaftlich in Metallhütten gewonnen werden können. Gleichzeitig sollen die mineralischen Hauptbestandteile soweit ent-frachtet werden, dass sie gefahrlos, d.h. mit Gehalten unterhalb der TVA-Grenzwerte, das sind die schweizerischen Grenzwerte für die Eluierbarkeit von Abfallstoffen, de-poniert werden können (Bild 7).

Das Verfahrensprinzip der thermischen Abfallbehandlung mit integrierter saurer Wäsche für Kesselasche und Flugstaub ist in Bild 8 dargestellt.

Die in den Schlämmen aus der nassen Abgasreinigung vorhandene Säure wird zur Extraktion der mobilisierbaren Metalle aus dem Flugstaub genutzt. Im ersten Schritt wird das im Wäscherwasser enthaltene Quecksilber durch Adsorption an Herdofen- oder Aktivkoks und/oder mit Selektiv-Ionentausch abgetrennt und aufkonzentriert.

Bild 7: Schema der Stoffan- und -abreicherung und des Eluatverhaltens bei der Flugstaub-behandlung – Entfrachtung der mineralischen Bestandteile durch Abtrennung und Aufkonzentrierung der Schwermetalle

Quelle: Frey, R.; Brunner, M.: Rückgewinnung von Schwermetallen aus Flugaschen der Müllverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Optimierung der Abfallverbrennung 1. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2004, S. 668, bearbeitet

Bild 8: Verfahrensprinzip der thermischen Abfallbehandlung mit integrierter saurer Wäsche für Kesselasche und Flugstaub

Quelle: Frey, R.; Brunner, M.: Rückgewinnung von Schwermetallen aus Flugaschen der Müllverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Optimierung der Abfallverbrennung 1. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2004, S. 669, bearbeitet

Eluatwert

Abfallverbrennung und Abgasbehandlung

Flugstaubwäsche Deponie

Die Schwermetalle werden in einer Rührkesselkaskade extrahiert – saure Flugstaub-wäsche –, wofür die Flugstäube im Waschwasser suspendiert werden. Der pH-Wert wird auf 3,5 eingestellt; bei diesem pH-Wert gehen die Schwermetalle weitgehend in Lösung, während Matrixelemente – Aluminiumoxid, Eisenoxid, Siliciumoxid – überwiegend im Feststoff verbleiben. Im nächsten Verfahrensschritt wird durch die Reaktion des sulfathaltigen Wäscherwassers mit dem Calcium des Flugstaubs und der zur pH-Korrektur zugesetzten Kalkmilch Gips gebildet und ausgefällt.

Die entfrachtete Suspension wird mit einer Vakuumbandfilterpresse entwässert, im Kreuz-Gegenstrom nachgespült und bei Bedarf mit einem Additiv – Kalkhydrat und/

oder sulfidische Komponenten – zur zusätzlichen Stabilisierung versetzt. Dieser Ter-tiärabfall erfüllt die in der Schweiz geltende Richtlinie zur Ablagerung von Reststoffen (Eluattest) und kann – gegebenenfalls mit der Schlacke – deponiert werden.

Die schwermetallhaltige Lösung wird zur Hydroxidfällung mit Kalkmilch behandelt.

Im Hydroxidschlamm liegt Zink in einer Konzentration von mehr als 25 Prozent vor.

Der Hydroxidschlamm wird mit einer Filter- oder Vakuumbandfilterpresse entwässert, gespült und kann zusätzlich getrocknet werden. Wegen der hohen Konzentration an Zink und der weitgehenden Abtrennung von störenden Begleitstoffen – von Calcium-sulfat, Quecksilber und Chloriden – eignet sich dieses Material für die Zinkgewinnung z.B. in einem Wälzrohrofen.

Anwendung in der KVA Emmenspitz Das Verfahren wurde u.a. in der Kehrichtverbrennungsanlage (KVA) Emmenspitz in Zuchwil im Schweizer Kanton Solothurn realisiert (Bild 11). Die Abgase werden mit einem SNCR-Verfahren auf < 80 mg/m³_N NO_x entstickt und in einem Nasswäscher gereinigt. NH₃ wird aus dem Abwasser rückgewonnen; die Strippkolonnen sind zwischen der Aschenwäsche und der eigentlichen Abwasserbehandlung angeordnet.

Mit der Eindüsung von Aktivkoks stromaufwärts vor der nassen Abgasreinigung wird Quecksilber aus den Abgasen abgetrennt und der Dioxingehalt wird auf < 0,1 ng/m³_N TEQ reduziert.

Das Verfahren ist in vier Schritte untergliedert:

• selektive Quecksilberabscheidung,

• Extraktion des Flugstaubs in einer Rührkesselkaskade,

• Entwässerung und Nachbehandlung der entfrachteten Rückstände,

• Abwasserreinigung und Abtrennung des Hydroxidschlammes.

Selektive Quecksilberabscheidung

Der in der Wäscherabschlämmung enthaltene Aktivkoks und andere Feststoffe wer-den mit einem Kerzenfilter (Bild 9) abgetrennt. Das nicht bereits am Koks adsorbierte Quecksilber wird in seriell geschalteten Selektiv-Ionentauschern abgetrennt (Bild 10).

Bild 10:

Selektiv-Ionentauscher zur Bin-dung von Quecksilber

Quelle: Frey, R.; Brunner, M.: Rückge-winnung von Schwermetallen aus Flug-aschen der Müllverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Optimierung der Abfallverbrennung 1. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2004, S. 670

Extraktion des Flugstaubs in einer Rührkesselkaskade

Die Mengenströme für Flugstaub und – vorgereinigtes – saures Wäscherwasser werden auf Basis des durchschnittlichen Anfalls ausgelegt. Überschüssige Säure – Sollwert ist pH 3,5 – wird durch die Zugabe von Kalkmilch neutralisiert (Bild 12).

Entwässerung und Nachbehandlung der entfrachteten Abfälle

Nach der Abtrennung der Flüssigkeit – Mutterfiltrat – wird der Filterkuchen auf dem Vakuumband in zwei Waschzonen mit sauberem Wasser, das im Gegenstrom geführt

Bild 9:

Kerzenfilter zur Abtrennung von Feststoffen (Kohlepartikel, Staub) aus der Abschlämmung der nassen Abgasreinigung

Quelle: Frey, R.; Brunner, M.: Rückge-winnung von Schwermetallen aus Flug-aschen der Müllverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Optimierung der Abfallverbrennung 1. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2004, S. 670

Die Deutsche Bibliothek – CIP-Einheitsaufnahme Aschen • Schlacken • Stäube

– aus Abfallverbrennung und Metallurgie – Karl J. Thomé-Kozmiensky.

– Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2013 ISBN 978-3-935317-99-3

ISBN 978-3-935317-99-3 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Copyright: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky Alle Rechte vorbehalten

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2013

Redaktion und Lektorat: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dr.-Ing. Stephanie Thiel, M.Sc. Elisabeth Thomé-Kozmiensky

Erfassung und Layout: Ginette Teske, Ina Böhme, Petra Dittmann, Cordula Müller, Fabian Thiel, Martin Schubert

Druck: Mediengruppe Universal Grafische Betriebe München GmbH, München Foto auf dem Buchdeckel: Dipl.-Ing. Daniel Böni, KEZO Kehrichtverwertung Zürcher Oberland

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