MARTIN Trockenentschlackung + Aufbereitung

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Anlagenbau mit Blick auf die Umwelt

Metalle werden bei der Verbrennung nicht zerstört. Deshalb ermöglichen die Abfallverbrennungs- anlagen mit MARTIN-Rostsystemen nicht nur eine effiziente Energiegewinnung aus unserem Rest- abfall, sondern auch hohe Metall-Recyclingquoten. Selbst der komplizierte Materialmix unserer mo- dernen Produktwelt stellt für unsere Anlagen kein Problem dar.

Mit der MARTIN-Trockenentschlackung können die Metalle optimal sauber und mit hohem Abschei- degrad zurückgewonnen werden. Der Eisenschrott wird direkt von der Stahlindustrie verwertet. Nicht- Eisenmetalle wie Aluminium, Kupfer, Edelmetalle u.v.m. lassen sich weiter aufkonzentrieren und dann ebenfalls zu neuen Produkten verarbeiten. Schlacke aus Verbrennungsanlagen in Mitteleuropa enthält etwa so viel Gold wie das Erz einer durchschnittlichen Goldmine.

Holen wir es raus!

Hol das Beste raus!

„Dauerhafte Entwicklung ist Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können.“ (1713 - Hans Carl von Carlowitz)

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Rückstände aus MVA

Trockenaschen vom Abfall bis zum Wertstoff

Eva-Christine Langhein, Axel Hanenkamp, Max Schönsteiner und Ralf Koralewska

1. Entwicklungen ...82

2. Potenzial der Wertstoffrückgewinnung ...84

3. Nasse Prozessführung...85

4. Trockene Prozessführung ...86

5. Wertstoffrückgewinnung aus Rostschlacke ...88

6. Aufbereitung trockener Rostschlacke ...89

7. Wertschöpfung ...90

8. Zusammenfassung und Ausblick ...92

9. Literatur ...93 Alle wollen an den Abfall und die darin enthaltenen Wertstoffe. In Rostschlacke sind es insbesondere Eisen- und Nichteisen-Metalle, und wenn es sich ergibt, das begehrte Gold.

Jüngste Trends deuten darauf hin, dass die Ressourceneffizienz noch weiter verbessert werden kann und dass sie großen wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Nutzen mit sich bringen kann [5]. Damit begründet die Europäische Kommission ihren Vor- schlag zur Änderung der Richtlinie über Abfälle. Sie ergänzt, dass in Verbindung mit der thermischen Verwertung das Recycling von Metallen berücksichtigt werden soll, mit dem Ziel ein nachhaltiges Wirtschaftssystem zu erreichen. In der Schweiz gibt der Gesetzgeber bereits die weitgehende Abtrennung dieser Metalle vor. Deutschland will mit dem Referentenentwurf der Mantelverordnung die gesetzlichen Regelungen zum Umgang mit Ersatzbaustoffen harmonisieren. Die Verordnung zeigt auf, unter welchen Voraussetzungen Ersatzbaustoffe, wie der mineralische Anteil der Rostschla- cke, eingesetzt werden sollen [2]. Die schiere Masse der verwalteten Stoffströme weckt Befürchtungen, dass die Mantelverordnung zusammen mit dem Stoffrecht in Summe zu höheren Deponierungsquoten und damit verbundenen Kostensteigerungen führt.

Darüber hinaus werden thermische Abfallbehandlungsanlagen mit rostfeuerungs- basierten Systemen zur aktiven Ressourcenschonung attraktiv, weil neben der hohen Energieeffizienz auch der verbesserten Rückgewinnung von Wertstoffen zur Substitu- tion von Rohstoffen größere Bedeutung zukommt.

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Weltweit wird mit einer Zunahme des Bedarfs an Metallen gerechnet [12]. Das führt zu einer Verknappung der Ressourcen, einer wahrscheinlichen Preissteigerung und der Suche nach sekundären Rohstoffquellen, wie der Rostschlacke.

Dies bietet dem Betreiber von Abfallverbrennungsanlagen die Chance, zusätzlich zur Vermarktung der umweltschonend produzierten Energie, mit aus der Rostschlacke zurückgewonnenen Metallen eine weitere Einnahmequelle zu realisieren, um z.B.

zunehmende Kosten für die Deponierung gegen zu finanzieren.

In diesem Zusammenhang sowie auf der Grundlage der Vorteile des konventionellen Nassaustrags mit einem Stößelentschlacker und anschließender Aufbereitung wurde die Martin Slagline entwickelt. Sie ist ein signifikanter, technischer und ökonomischer Optimierungsschritt und kombiniert den trockenen Austrag mit der nachfolgenden Aufbereitung der trockenen Rostschlacke.

Martin ist gemeinsam mit seinen Partnern weltweit führend auf dem Gebiet der thermischen Behandlung und energetischen Nutzung von kommunalen und gewerblichen Abfällen tätig. Bis Mitte 2017 sind 451 Anlagen weltweit installiert worden, in denen täglich etwa 297.000 Tonnen Abfall umweltfreundlich behandelt werden. Sie sind ausgelegt für eine thermische Leistung von etwa 30.300 MW. Als Rückstand der Ver- brennung verbleiben etwa 64.000 Tonnen Rostschlacke pro Tag, die, mit Ausnahme von Anlagen in Japan und in der Schweiz, nass ausgetragen werden, was dem allgemeinen Stand der Technik entspricht.

Mit der Trockenentschlackung und der Aufbereitung von Rostschlacke wird der Beitrag von Technologien zur umweltschonenden und energetisch effizienten Behandlung von Restabfällen sinnvoll ergänzt. Sie bildet die Grundlage für eine Erhöhung der Rückgewinnungsraten von in der Rostschlacke enthaltenen Metallen und trägt damit zur nachhaltigen Rohstoffnutzung bei.

1. Entwicklungen

Seit Anfang der 90er Jahre wurden in Japan Erfahrungen mit der Trockenentschlackung gesammelt. Dort sind sechs Anlagen mit trockenem Austrag von Rostschlacke über den Stößelentschlacker in Betrieb.

Basierend auf Erfahrungen in der Abfallverbrennungsanlage München Nord, DE, in der KVA Buchs, CH und in der KVA KEZO Hinwil, CH wurde das Konzept entwickelt, den trockenen Austrag der Rostschlacke mit dem Stößelentschlacker im direkten Verbund mit einem Windsichter zu realisieren. Mit dieser Konfiguration wird auf die staubende Feinschlacke im trockenen Schlackenstrom reagiert, die durch die Wind- sichtung aus dem Schlackenstrom weitgehend abgetrennt wird. Der speziell für diese Anwendung ausgelegte Windsichter wurde in einer Technikumsanlage erprobt, mit dem Ergebnis, dass das neu entwickelte Aggregat als ergänzende Komponente zum Stößelentschlacker für den Austrag von trockener Rostschlacke aus der Verbrennung geeignet ist [4]. In Zusammenarbeit mit der Satom SA ist dieses Konzept in der KVA Monthey an allen Verbrennungslinien umgesetzt. Dieses System besteht aus den

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Komponenten Stößelentschlacker, Windsichter und Staubabscheidung und ist seit sieben Jahren erfolgreich in Betrieb.

Die Rostschlacke wird mit dem Stößelentschlacker ausgetragen. Direkt nach dem Stößel- entschlacker erfolgt die Abtrennung der Feinschlacke mittels Windsichtung (Bild 4 und 5). Diese Feinschlacke ist nahezu metallfrei. Die von der Feinschlacke befreite Grobschlacke wird, mit allen darin befindlichen Eisen- und Nichteisen-Metallen (Fe- und NE-Metallen) zur Zwischenlagerung gefördert. Nach Bedarf wird die trockene, nahezu staubfreie Grobschlacke abgezogen, verladen und zur Aufbereitung transportiert.

Der trockene Austrag von Rostschlacke ist heute an vier Kehrichtverbrennungsanlagen in der Schweiz realisiert. Es handelt sich um den Standorte Monthey, Zürich Hagenholz und Hinwil, jeweils ausgestattet mit einem Rückschubrost sowie Horgen. Drei der genannten Anlagen transportieren die gesamte staubhaltige Rostschlacke zur Aufbereitung. Hingegen stellt der Trockenaustrag der SATOM Monthey vorentstaubte Rostschlacke nach dem Martin Prinzip für die weitere effiziente Verwertung zur Verfügung.

Mit dem Ziel, eine an den Trockenaustrag adaptierte, pragmatische Aufbereitungsanlage zu konzipieren, wurden hundert Tonnen trockene, vorentstaubte Grobschlacke mit gebräuchlichen Lastkraftwagen von der Schweiz nach Deutschland verbracht.

Bild 1: Transport

Der Transport wurde über das vorgeschriebene Verfahren zur Notifizierung beantragt und von den zuständigen Behörden genehmigt. Die Ladung war mit der für derartige Transporte üblicherweise vorgesehenen Schutzplane zugedeckt. Es hat sich gezeigt, dass diese Plane ausreichenden Schutz bietet gegen von außen eindringende Nässe und hinsichtlich potentieller Reststaubfreisetzung.

Die angelieferte trockene Grobschlacke ist an einer bestehenden Anlage für nasse Rostschlacke mit hohem Technisierungsgrad vorkonditioniert worden, mit der Absicht die Machbarkeit der Aufbereitung sowie die potentielle Staubfreisetzung zu untersuchen. Das Ergebnis zeigt, dass trockene, vorentstaubte Grobschlacke auf einer für nasse Rostschlacke konzipierten Anlage aufbereitet werden kann. Dieser Vorteil unterstützte die Entwicklung der Aufbereitung. Mit dem Ziel Informationen über das zurückgewinnbare Wertstoffpotenzial und die Materialzusammensetzung zu erhalten, ist im nächsten Schritt das Potenzial der Metallrückgewinnung festgestellt worden.

Dafür wurden die bei der Aufbereitung entstandenen Produkt- und Reststoffströme zielgerichtet beprobt und anschließend anhand spezieller Sortierkriterien analysiert.

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Mit der Vorgabe die maximale Wertstoffausbringung zu erreichen, wurde die Auf- bereitung für trockene Rostschlacke konzeptioniert. Abgestimmt darauf wurde die Förder-, Klassier- und Separationstechnik ausgewählt. Kernaggregate sind eingehaust, unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Fassung von neu formierten Staub- partikeln. Die Investitionssumme der modular aufgebauten Anlage ist moderat und liegt im allgemein bekannten Bereich für nasse Rostschlackenaufbereitungsanlagen.

2. Potenzial der Wertstoffrückgewinnung

Die Nutzung der zurückgewonnenen Metalle als Sekundärrohstoff ermöglicht es, den Energieaufwand, den Umwelteinfluss durch Rohstoffgewinnung und die CO₂-Emis- sionen gegenüber der Gewinnung aus Primärrohstoff signifikant zu reduzie-ren [4].

Jede Tonne wiedergewonnener Fe- und NE-Metalle sparen 2.000 kg CO₂-Äquivalent ein [8]. Das verhilft alleine in Europa zu einer Einsparung von etwa 3,2 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalent.

Die Auswertung der Wertstofffraktionen in Rostschlacke zeigen, dass im Mittel der Eisengehalt in Rostschlacke zwischen 5 bis 13 Prozent liegt und der Anteil der Nicht- eisenmetalle zwischen 1 bis 5 Prozent variiert. Diese Wertstofffraktionen gilt es nahezu verlustfrei mit einer optimalen Prozessführung aus Entschlackung und Aufbereitung zurückzugewinnen.

50

40

30

20

10

Wertstoffinhalt in Rostschlacke

%

0

Eisen Nichteisen Glas Edelstahl

5–13

1–5

5–40

0–1

Bild 2: Wertstoffinhalte Rostschlacken (eigene Untersuchungen)

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Die Prozessführung ist so gestaltet, dass der Siedlungsabfall von Rostfeuerungen thermisch verwertet wird, die Rostschlacke nach dem vollständigen Ausbrand in den Stößelentschlacker abgeworfen und dann, nach Förderung und Zwischenlagerung, den weiteren verfahrenstechnischen Aufbereitungsprozessen zugeführt wird. Die Austrags- verfahren können in nass- und trockenbetriebene Systeme unterteilt werden.

3. Nasse Prozessführung

Derzeit werden in einer Vielzahl thermischer Abfallbehandlungsanlagen nasse Verfahren zur Entschlackung eingesetzt. Durch diese Art des Austrags wird die Rostschlacke nicht nur angefeuchtet, sondern reagiert auch in vielfältiger Art und Weise mit dem Wasser.

Die Entschlackung mit dem Stößelentschlacker hat sich seit Jahrzehnten als kompaktes, zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren für den Austrag von Rostschlacke bewährt.

Die ausgebrannte heiße Rostschlacke wird am Rostende in den mit Wasser gefüllten Stößel- entschlacker abgeworfen und vollständig abgelöscht. Der Wasserstand gewährleistet einen Luftabschluss gegenüber dem Feuerraum und vermeidet Abgas- und Wärmebelastungen im Bereich des Stößelentschlackers. Der Wasserverbrauch richtet sich ausschließlich nach der Temperatur der Rostschlacke und deren Aufnahmefähigkeit für Wasser. Nur die zum Ablöschen der Rostschlacke benötigte Wassermenge wird nachgefüllt.

Wasser- zufuhr

Bild 3:

Entschlacker mit anhebbarer Vorderwand

Durch den Austragkolben wird die Rostschlacke unter der Abschlusswand hindurch bis zur Abwurfkante geschoben. Vor der Abwurfkante ist eine Abtropfstrecke in der Austragschurre angeordnet. Auf dieser wird durch die Kompression des Austragkol- bens das überschüssige Wasser herausgepresst. Die Rostschlacke wird daher nicht nass, sondern nur feucht aus dem Stößelentschlacker ausgetragen [6].

Der Stößelentschlacker ist langerprobte Technik. Er ist sowohl für den nassen als auch trockenen Rostschlackenaustrag einsetzbar.

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4. Trockene Prozessführung

Das System der Trockenentschlackung ermöglicht eine Aufbereitung des gesamten, metallhaltigen Schlackenstoffstroms bis in den Feinbereich und gewährleistet somit die nahezu vollständige Metallrückgewinnung mit hohem Abscheide- und Reinheits- grad. Bei der Trockenentschlackung (Bild 4) wird der Stößelentschlacker ohne Wasser betrieben. Er stellt einen wesentlichen Bestandteil der Trockenentschlackung dar und ist im Bestand ohne wesentliche Modifikationen umrüstbar.

Umgebungsluft

Schlackenstaub

Staubabscheidung

Feinschlacke

Windsichter Grobschlacke Kabine

Umgebungsluft Schlackestrom

Absaugluftstrom

Bild 4: Trockenentschlackung

Für den Luftabschluss wird die Rostschlacke im Schlackenschacht aufgestaut, so dass eine eindeutige Trennung zwischen der Feuerung und der Entschlackung gegeben ist. Die trocken aus dem Verbrennungssystem ausgetragene gesamte Rostschlacke wird direkt einem Windsichter (Bild 5) zugeführt, in dem der Fein- und Staubanteil

< 1 mm sowie gegebenenfalls Faseranteile von der Grobschlacke abgetrennt werden.

Nachfolgend wird in einem Staubabscheider (z.B. Zyklon) die Feinschlacke aus dem Luftstrom abgeschieden. Die entfrachtete Windsichterluft mit einem sehr geringen An- teil an Schlackenstaub kann der Sekundärluft zugeführt werden. Durch die Abtrennung der Feinfraktion im Windsichter zu Beginn des Förderweges wird die Staubbelastung der gesamten nachfolgenden Transport- und Aufbereitungsaggregate minimiert.

Auslegung und Konzeption unterscheiden sich kaum von Aggregaten für nasse Rost- schlacke und sind dafür ebenso einsetzbar. Stößelentschlacker und Windsichter sind derart ausgelegt und erprobt, dass im Falle einer Störung beide nass betreibbar sind.

Diese Flexibilität ist ein wichtiges Merkmal des beschriebenen Systems.

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Rückstände aus MVA Bild 5:

Entschlacker und Windsichter- kabine

Die Feinschlacke wird in Silos gesammelt und zur weiteren Verwertung abtranspor- tiert. Umgesetzte Einsatzbeispiele sind die Verwendung als Ersatzbaustoff für Zement bei der Verfestigung von Filterstäuben oder die Herstellung von Keramikfliesen [7].

Nach der Abtrennung von Sperrgut wird die Grobschlacke zur Zwischenlagerung gefördert. Dafür werden Gurtförderer mit Schmutzauffangvorrichtungen und soweit erforderlich mit handelsüblicher Einhausung als Schutz gegen Windverfrachtung eingesetzt. Die Fließeigenschaften der Grobschlacke erlauben als Zwischenlager ein Silo mit Siloabzugstechnologie oder eine Lagerung in speziellen Containern. Das Lager ist mit baulichen Anpassungen im Schlackenbunker realisierbar. Die Übergabe auf das Transportfahrzeug zur Aufbereitung erfolgt an der Übergabestation, die abhängig von den örtlichen Anforderungen kundenspezifisch konfiguriert wird.

Die Metallkonzentration in der Feinschlacke der Martin Trockenentschlackung un- terscheidet sich maßgeblich von Austragsverfahren, die auf mechanischer Siebung basieren. Bezogen auf die Gesamtschlacke sind in der Feinschlacke durch das dichte- abhängige Trennverfahren der Windsichtung, nur in sehr geringem Umfang Metalle vorhanden. Daher ist deren Rückgewinnung wirtschaftlich nicht darstellbar [7].

Die starke Reduzierung des Anteils an staubenden Partikeln und die Anreicherung von Metallen ermöglicht eine pragmatische nachfolgende Technik für die Förderung, Zwischenlagerung und Umladung sowie eine effiziente Aufbereitung. Die von der Feinschlacke entfrachtete, metallangereicherte Grobschlacke mit allen darin befindlichen Fe- und NE-Metallen steht der Rückgewinnung von Wertstoffen zur Verfügung.

Nahezu der gesamte Metallgehalt der Rostschlacke verbleibt im staubreduzierten Schlackenhauptstoffstrom und ist im Vergleich zur nassen Rostschlacke bei der nachfolgenden Aufbereitung mit geringerem Aufwand zu detektieren und zu separieren.

Dieser erste Aufbereitungsschritt erfolgt während dem Austrag und macht es möglich, besonders wirtschaftliche Konzepte der weiterführenden Aufbereitung anzubieten.

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5. Wertstoffrückgewinnung aus Rostschlacke

Mit derzeitigen Aufbereitungsverfahren werden die Metalle aus den Reststoffen der Ab- fallverbrennung nur unvollständig zurückgewonnen. Aufgrund des nassen Austrags und den damit verbundenen Oxidationsprozessen wird bereits im Stößelentschlacker ein Teil der Metalle entwertet. Die Abbindeprozesse der Mineralik erschweren einen Aufschluss der Einzelkomponenten und damit ihre Abtrennbarkeit. Dies führt dazu, dass die Metalle aus nasser Rostschlacke nur teilweise und unter Qualitätseinbußen zurückgewonnen werden.

Darüber informiert Prof. Quicker 2016 in einem Bericht zum Umweltforschungsplan des BMU [11].

Typische Aufbereitungsschritte für Rostschlacke sind Zwischenlagerung, Klassierung, Metallabscheidung und Zerkleinerung [3], [9]. Die gealterte Rostschlacke wird einem Aufbereitungssystem zugeführt, bei dem die Fe-Abscheidung mittels Magnetabscheidern erfolgt. Für die NE-Abscheidung kommen Wirbelstromscheider zum Einsatz und für Edelstahl (VA) werden Allmetallabscheider verwendet. Grobstückige Metallbestandteile werden vorher abgesiebt und manuell aussortiert.

Vergleicht man die trockenmechanische Aufbereitung und die Wertstoffausbringung von Fe - und NE-Metallen aus nasser und trockener Rostschlacke, so zeigt sich der eindeutige Vorteil von trocken ausgetragener Rostschlacke hinsichtlich der Wertstoffausbringung bei der Verwendung eines identischen Aufbereitungssystems für beide Rostschlacke- typen [11]. Der Feuchtegehalt der nassen Rostschlacke wird häufig vor der Aufbereitung reduziert und die Rostschlacke ist zu altern. Für die Abtrennung der Wertstoffe aus nasser Rostschlacke müssen die Bindungskräfte in der Rostschlackematrix überwunden werden.

Um eine mit Metallen aus trockener Rostschlacke vergleichbare Qualität zu erhalten ist es notwendig Anbackungen abzureinigen. Dafür nötige Maßnahmen verringern den tatsächlichen Metallgehalt in der nassen Rostschlacke. Für Fe-Metalle ergibt sich nahezu kein Ausbringungsvorteil der trockenen Rostschlacke. Hinsichtlich der NE-Metalle zeigt sich jedoch ein deutlicher Vorteil gegenüber der nassen Rostschlacke [11].

70 60 50 40 30 20 10

Wertstoffausbringung

%

Eisenmetalle Nichteisenmetalle 0

80 90 100

80

+5

41 68

+27

trocken ausgetragen nass ausgetragen und gereinigt 75

Bild 6:

Wertstoffausbringung Nass- und Trockenschlacke

nach Quicker, P.; Stockschläder, J. et al.: Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen. s.l.:

Bericht UBA-FB 3713 33 303, 2016

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Bei der trockenen Rostschlacke bietet bereits die Handsortierung nahezu sortenreine Metallfraktionen ohne Anbackungen. Abhängig von der Schlackenzusammensetzung liegen die Metalle überwiegend in einem lockeren, körnigen, sofort zugänglichen Zustand vor – ohne typische Überzüge und damit in einer sehr guten Qualität für die Aufbereitung. Abhängig von der Verwendung der Mineralik und der Zusammensetzung besitzt trockene Rostschlacke Steigerungspotenzial hinsichtlich der Rückgewinnung von NE-Metallen aus Konglomeraten. Es wird durch gezieltes Brechen verfügbar gemacht.

Die von Martin angebotene Aufbereitung für trockene Rostasche nutzt diese signifi- kanten Vorteile.

6. Aufbereitung trockener Rostschlacke

Die Aufbereitung erfolgt mittels bewährten Verfahrensschritten mit auf die Eigen- schaften der trockenen Rostschlacke abgestimmten Komponenten. Es können kosten- günstige Maßnahmen hinsichtlich Staubschutz eingesetzt werden und die hergestellten Produkte sind realistisch vermarktbar. Die vorentstaubte, trockene Rostschlacke erhöht die Abscheideeffizienz und reduziert signifikant den Reinigungs- und Wartungsauf- wand der Abscheideaggregate. Neben der verbesserten Rückgewinnung hochwertiger Metallfraktionen sind die Eigenschaften der nicht mit Wasser abgekühlten Mineralik für die Verwertung von Interesse. Die Alterung der Rostschlacke entfällt. Ziel ist die Erzeugung der vermarktbaren Fe- und NE-Fraktionen zu maximieren.

In der Inputlagerhalle wird die Rostschlacke angenommen und zwischengelagert. Die Beschickung erfolgt mittels Radlader über den Aufgabedosierer. Die nachfolgende Sieb- maschine separiert die Rostschlacke in zwei Fraktionen. Grobe Schlackenbestandteile sind für die Sortierkabine bestimmt. Dort werden nach Entschrottung großkörnige Wertstoffe und Unverbranntes aussortiert. Die verbleibende Fraktion wird zur Klas- sier- und Separationstechnik gefördert.

Hier erfolgt die Abscheidung von Fe, NE, VA und optional Glas. Die Metalle werden durch eine zielgerichtete Kombination aus Magnet- und Wirbelstromabscheidern bis in die Feinfraktion zurückgewonnen. Bei Bedarf werden in Konglomeraten ein- geschlossene Wertstoffe freigelegt und so die Ausbeute maximiert. Kernaggregate werden punktuell entstaubt. Die aufbereitete Rostschlacke wird zum Verladeterminal transportiert, dort in Vorlagesilos zwischengelagert und automatisch auf das Trans- portfahrzeug übergeben. Vor der Auslieferung an Kunden werden die Metalle und das Glas in Abwurfboxen gesammelt. Der mineralische Rest der Grobschlacke kann der Verwertung, z.B. im Straßenbau, zugeführt werden. Die Feinschlacke geht ebenfalls in die baustoffliche Verwertung oder auf die Deponie.

Es besteht die Option, die Anlage mit feuchtem Material zu beschicken. Dies erhöht die Flexibilität bei Ausfall des Trockenaustrags oder der Entstaubungseinrichtung. Bild 7 zeigt das Gesamtlayout der Anlage zur Martin Wertstoffrückgewinnung.

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Bild 7:

Gesamtlayout der Anlage Dieses Konzept der Wertstoffaufbereitung wurde in einer großtechnischen Anlage validiert. Die Aufbereitungsanlage ist modular aufgebaut und ist ausgehend von politi- schen (z.B. Verwertungswege), technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen individuell anpassbar.

7. Wertschöpfung

Gegenüber den erreichbaren Rückgewinnungsraten von Aufbereitungskonzepten nasser Rostschlacke zeigen die erzielbaren Rückgewinnungsraten für Fe- und NE-Metalle der trockenen Aufbereitung von Rostaschen deutliche Vorteile (Bild 8).

80 60 40 20 100

Rückgewinnungsrate

%

Durchschnitt DE Dänische

Industrieanlage Martin Schlacken- aufbereitung 0 Schlackenaustrag^nasser trockener

{

Schlackenaustrag 82

56 61

85 > 90 90

Fe-Metalle NE-Metalle

Bild 8:

Rückgewinnungsrate von Fe-/

NE-Metallen

nach Allegrinia, E.; Marescaa, A.; Ols- sona, M.E.; Holtzeb, M.S.; Boldrina, A.; Astrupe, T. F.: Quantification of the resource recovery potential of municipal solid waste incineration bottom ashes, Waste Management, Volume 34, Issue 9, S. 1627-1. September 2014

Kuchta, K.; Enzer, V.: Metallrückgewin- nung aus Rostaschen aus Abfallverbren- nungsanlagen – Bewertung der Ressour- ceneffizienz, EdDE Dokumentation 17

Die Rückgewinnungsrate steigt für Fe-Metalle von etwa 83 Prozent auf über 90 Prozent und für NE-Metalle um etwa 30 Prozent. Obwohl sich die klassischen Nassaufbereitungs- verfahren in den letzten Jahren erheblich in Bezug auf Metallausbeute und -qualitäten

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verbessert haben, ermöglicht der trockene Rostschlackenaustrag einen zusätzlichen wirtschaftlichen Vorteil in Bezug auf die Rückgewinnung im feinen Korngrößenbereich und bei der Metallreinheit.

Diesen Vorteil verdeutlicht die nachfolgende Darstellung der Wirtschaftlichkeit.

15

5 50 40

30

20 10 IRR

%

80.000 0 25 35 45

100.000 120.000 140.000 160.000 NE-Metallpreis - 10 % Referenz NE-Preis NE-Metallpreis + 10 %

Durchsatz t/a

Bild 9:

Kapitalverzinsung (IRR) mit Sensitivitätsanalyse

Abhängig von erzielbaren NE-Marktpreisen sind die Kapitalverzinsungen für drei Fälle aufgetragen. Für Durchsatzleistungen von 80.000 t/a bis 160.000 t/a aufzubereitender Trockenschlacke ergeben sich attraktive Renditen von 10 Prozent bis fast 50 Prozent.

Dezentrale Trockenentschlackung

Zentrale Trockenschlacke-

aufbereitung

Dezentrale Trockenentschlackung Dezentrale

Trockenentschlackung

Dezentrale

Trockenentschlackung Dezentrale

Trockenentschlackung Optimierte Technologie

Hohe Durchsätze

Metalle mit hohem Reinheitsgrad Verwertbare mineralische Fraktion Vermarktbare Mengen

Bild 10: Konzept einer zentralen Trockenschlackenaufbereitung

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Mit einer zentralen Aufbereitungsanlage für trockene Rostschlacke lässt sich die Anla- genwirtschaftlichkeit weiter verbessern. Dies führt zu Fixkostendegression und Effizienz- gewinnen. Ein denkbares Verbundkonzept ist in Bild 10 dargestellt. Die Aufbereitung der mineralischen Schlackenfraktion und die Metallseparation werden nicht an der MVA selbst, sondern in einer großen, zentralen Aufbereitungsanlage durchgeführt. Sie wird von mehreren Abfallverbrennungsanlagen mit trockener, windgesichteter Rostschlacke beliefert.

So können die Effekte des Economy of Scale bei Logistik, Betrieb, Produktion und Verkauf optimal genutzt werden.

Ein solcher Verbund existiert bereits in der Schweiz im Kanton Zürich. Dort werden bisher 100.000 t/a trockene Rostschlacke aus vier verschiedenen Anlagen zentral aufbereitet.

8. Zusammenfassung und Ausblick

Die Betriebserfahrung der Trockenentschlackung von mittlerweile mehr als sieben Jah- ren demonstriert ihre verfahrenstechnische Funktionalität. Sie wird mit der Technologie zur Aufbereitung von trockenen Rostschlacke ergänzt. Im Bestand ist der Nassaustrag mit dem Stößelentschlacker auf Trockenentschlackung umrüstbar. Die vorentstaubte Grobschlacke gestattet den Transport mit konventioneller Logistik. Der verfahrenstechnische und apparative Aufwand bei der Wertstoffrückgewinnung ist nahezu analog zur Nassschlackenaufbereitung. Die Umstellung bestehender Aufbereitungsanlagen für Nassschlacke auf die Metallrückgewinnung aus trockener Rostschlacke lässt sich mit gewissen Anpassungsarbeiten realisieren. Das senkt die Investitionssumme deutlich.

Dem Betreiber steht ein durchgängiges Konzept vom trockenen Austrag der Rostschla- cke bis zur Wertstoffrückgewinnung zur Verfügung.

Es weist die folgenden Vorteile auf:

• Reduzierung der Deponierungsquote,

• Gewichtsreduzierung um den Feuchtegehalt,

• Einsparung von Kosten für Wasser,

• Deutliche Reduzierung der Abgabe- und Transportkosten,

• Staubreduzierte Grobschlacke,

• Maximierung der Wertstoffausbringung,

• Umsatzerlöse aus qualitativ hochwertigen Metallen,

• Hohes Wertschöpfungspotenzial,

• Wirtschaftlichstes Konzept, attraktiver Kapitalwert und Verzinsung.

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Der mineralische Anteil kann als Ersatzbaustoff oder wie in der Schweiz in der Flug- aschewäsche eingesetzt werden. Damit ist dieses integrierte Gesamtkonzept zur Ab- fallverwertung und Wertstoffaufbereitung zukunftsfähig und erfüllt alle Erfordernisse zukünftiger globaler Märkte. Es ist ein zentraler Baustein im Rahmen des Urban Mining.

In Zukunft wird die Abfallverbrennung nicht nur energieeffizient und schadstoffarm zu betreiben sein. Sie wird darüber hinaus eine wichtige Position in der Kreislaufwirt- schaft zur weitgehenden Rückgewinnung von Metallen spielen. Hierbei liegt der Fokus nicht nur auf Fe- und NE-Metallen, sondern auch auf seltenen und sich zunehmend verknappenden Spurenmetallen, wie z.B. Edelmetallen.

Die Martin Slagline kombiniert den trockenen Austrag von Rostschlacke mit deren Aufbereitung. Sie präsentiert sich als technisch und wirtschaftlich sehr attraktives Konzept. Ihre Modularität ermöglicht eine Anpassung an die Bedürfnisse der Kunden.

Eine zentrale Schlackenaufbereitung zur Steigerung der Durchsätze mit vorgeschalteten dezentralen Trockenschlackenaufbereitungsstufen verbessert nochmals die Anlagen- wirtschaftlichkeit der Aufbereitungsanlage.

9. Literatur

[1] Allegrinia, E.; Marescaa, A.; Olssona, M.E.; Holtzeb, M.S.; Boldrina, A.; Astrupe, T. F.: Quanti- fication of the resource recovery potential of municipal solid waste incineration bottom ashes, Waste Management, Volume 34, Issue 9, S. 1627-1. September 2014

[2] Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit. Referentenentwurf, Verordnung zur Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung, zur Neufassung der Bundes- Bodenschutz- und Altlastenverordnung und zur Änderung der Deponieverordnung und der Gewerbeabfallverordnung. 2016

[3] Bunge, R.: Recovery of metals from waste incinerator bottom ash, https://www.igenass.ch/file- admin/user_upload/igenass.ch/Dokumente/Publikationen/Metals_from_MWIBA_V2016.

pdf. 2016

[4] Dehoust, G.; Schüler, D.; Bleher, D.; Seum, S.; Süß, K.; Idelmann, M.; Turk, T.; Wöbbeking, K.;

Wollny, V.; Schaubruch, W.: Optimierung der Abfallwirtschaft in Hamburg unter besonderen Aspekt des Klimaschutzes, Abfallwirtschaft und Klimaschutz. s.l. : Öku-Institut e.V., 2008 [5] Europäische Kommission; Vorschlag für eine Richtlinie des Europäischen Parlaments und des

Rates zur Änderung der Richtlinie 2008/98EG über Abfälle 2015/02750(COD). Brüssel : s.n., 2015

[6] Hanenkamp, A.; von Raven, R.; Schönsteiner, M.; Murer, M.: Gesamtkonzept zur Abfallverwer- tung mit hoher Energieeffizienz und integrierter Wertstoffrückgewinnung. Berliner Abfallwirt- schafts- und Energiekonferenz, 2017

[7] Koralewska, R.: Rostschlacken intelligent trocken austragen. s.l.: UmweltMagazin, 4-5-2015.3.

[8] Kuchta, K.; Enzer, V.: Metallrückgewinnung aus Rostaschen aus Abfallverbrennungsanlagen – Bewertung der Ressourceneffizienz, EdDE Dokumentation 17

[9] Lechner, P.; Mostbauer, P. et al.: Grundlagen für die Verwertung von MV Rostasche, Teil B:

Aufbereitung und Innovationen; https://www.bmlfuw.gv.at/dam/jcr:345de6a1-aa53-4aa4- b23e-bcb64414943b/BOKU_Grundsatz_Teil_B_Rostasche.pdf. 2010

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[10] Martin, J. J. E.; Langhein, E.-C.; Brebric, D.; Busch, M.:. Die Martin Trockenentschlackung mit integrierter Klassierung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 6. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2009

[11] Quicker, P.; Stockschläder, J. et al.: Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirt- schaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen. s.l. : Bericht UBA-FB 3713 33 303, 2016

[12] Reuter, M. A.; Hudson, C.,; Schaik A. vn., Heiskanen, K.; Meskers, C. ud Hagelüken, C.: UNEP.

Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructure, A Report of the Working Group on the Global Metal Flows to the International Resource Panel. 2013

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Bernd Friedrich, Thomas Pretz, Peter Quicker, Dieter Georg Senk, Hermann Wotruba (Hrsg.):

Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 4 – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen – ISBN 978-3-944310-35-0 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2017

Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Stephanie Thiel, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.

Erfassung und Layout: Sandra Peters, Janin Burbott-Seidel, Claudia Naumann-Deppe, Anne Kuhlo, Gabi Spiegel, Cordula Müller, Ginette Teske

Druck: Universal Medien GmbH, München

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