Qualitäten und Einsatz von MVA-Schrotten in der Stahlerzeugung

Qualitäten und Einsatz von MVA-Schrotten in der Stahlerzeugung

Peter Kosub

1. Die deutsche Stahlindustrie ...194

1.1. Stahlherstellung ...194

1.2. Integrierte Hüttenwerke und Stahlwerke in Deutschland ...195

1.3. Vermarktung von Abfallverbrennungsschrott ...198

2. Abfallverbrennungsanlagen in Deutschland ...202

2.1. Der Verbrennungsprozess beispielhaft für Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen ...204

2.2. Einflüsse auf die Qualität des Abfallverbrennungsschrottes ...204

2.3. Qualitäten von Abfallverbrennungsschrott ...205

3. Vorschläge zur Qualitätsverbesserung von Abfallverbrennungsschrott ...210

3.1. Einsatz einer Siebtrommel für die Nachbehandlung von grobem Abfallverbrennungsschrott ...211

3.2. Einsatz eines kombinierten Grob- und Spannwellensiebes ...212

3.3. Prallmühlenverfahren ...213

4. Zusammenfassung ...215

5. Quellen ...216 In Deutschland werden im Rahmen der energetischen Verwertung in Haus- und Gewerbeabfall- und EBS-Verbrennungsanlagen etwa 5,6 Millionen Tonnen Rohschla- cke erzeugt. Hierdurch werden der weiterverarbeitenden Industrie etwa 500.000 t/a Stahlschrott und NE-Metalle zur Verfügung gestellt. Leider lässt es die Qualität der aufbereiteten Schrotte selten zu, diese Schrotte direkt der Stahlherstellung oder Me- tallverhüttung zuzuführen. Insbesondere die jährlichen 450.000 Tonnen Stahlschrott werden nur zu einem geringen Anteil direkt in Stahlwerken eingesetzt, sie werden exportiert oder finden sich in diversen anderen Schrottsorten wieder.

In diesem Beitrag werden die technischen und qualitätsrelevanten Anforderungen der deutschen Stahlindustrie an direkt einsetzbarem Abfallverbrennungsschrott beschrie- ben und es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie trotz bestehender und zum Teil sehr

komplexer Aufbereitungstechnik eine weitere Erfolg versprechende Nachbehandlung realisiert werden kann.

1. Die deutsche Stahlindustrie

Deutschland ist mit einer jährlichen Produktion von knapp 43 Millionen Tonnen Rohstahl (2012) der siebtgrößte Stahlhersteller weltweit sowie der größte in der Euro- päischen Union (EU-27). Auf Deutschland entfallen drei Prozent der Welterzeugung bzw. ein Viertel der Rohstahlerzeugung in der EU. Mit 17,2 Milliarden Euro hat die Stahlindustrie in Deutschland einen Anteil von etwa 30 Prozent an der Wertschöpfung in der Stahlindustrie in Europa. Die stahlintensiven Industrien bilden mit 3,5 Millionen Beschäftigten einen Kern der exportstarken Wirtschaft in Deutschland. Nur durch die enge Vernetzung der innovativen Stahlindustrie in Deutschland mit den Schlüssel- branchen wie Automobil- oder Maschinenbau kann die Wettbewerbsfähigkeit des Standortes Deutschland dauerhaft gesichert werden. Dabei spielt die gute Qualität des als Sekundärrohstoff eingesetzten Stahlschrottes für die Herstellung von hochwertigem Stahl eine wichtige Rolle.

1.1. Stahlherstellung

Etwa siebzig Prozent des in Deutschland hergestellten Stahls wird in integrierten Hüttenwerken im Sauerstoff-Blasverfahren gewonnen. Dabei wird in einem etwa acht Meter hohen Konverter reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft – mit einem Druck von 10 bar – auf flüssiges Roheisen geblasen. Es kommt unter Funken- sprühen zu heftigen Oxidationsvorgängen, die Temperatur steigt auf 1.650 °C. Sie wird bei Bedarf durch Zugabe von Schrott gekühlt. Der Vorgang dauert 10 bis 20 Minuten und hängt von Art und Menge der einzelnen Beimengungen ab. Über die Dauer der Sauerstoffzufuhr kann die Menge des im Stahl verbleibenden Kohlenstoffs und teilweise die der anderen Verunreinigungen geregelt werden. An der Oberfläche setzt sich die Schlacke ab. Sie besteht aus Zuschlägen, z.B. Kalk und Eisenoxid, das beim Einblasen des Sauerstoffs entsteht.

Die gasigen Nichtmetalloxide entweichen, während die Metalloxide in der Schlacke verbleiben. Das Roheisen wird beim Kippen des Konverters durch das Abstichloch in eine Pfanne abgestochen, die Schlacke anschließend über den Rand abgegossen.

Bei den Elektrostahlverfahren wird die zum Schmelzen erforderliche Wärme durch einen Lichtbogen oder durch Induktion erzeugt. Der Lichtbogenofen wird mit Schrott, Eisenschwamm und/oder Roheisen beschickt. Außerdem werden noch Kalk zur Schlackenbildung und Reduktionsmittel zugegeben. Der von den Graphitelektroden zum Schmelzgut verlaufende Lichtbogen erzeugt Temperaturen bis zu 3.500 °C. Deshalb können auch schwer schmelzbare Legierungselemente wie Wolfram und Molybdän als Ferrolegierungen eingeschmolzen werden. Mit Lichtbogenöfen können alle Stahl- sorten hergestellt werden, sie werden aber hauptsächlich auf Grund der hohen Kosten zur Herstellung von Qualitäts- und Edelstählen benutzt. Darin wird Schrott über drei Elektroden erhitzt, bis der Stahl flüssig ist. Ein Schmelzprozess dauert etwa 30 Minuten.

Das Fassungsvermögen der kippbaren Elektroöfen beträgt 100 bis 200 Tonnen. Der Rohstahl wird in eine Stahlgießpfanne abgegossen.

Zur Herstellung von Spezialstählen verwendet man auch das wegen des hohen Energiebedarfes teure Elektrolichtbogenverfahren. Man verwendet Drehstrom- oder Gleichstrom-Lichtbogenöfen. Mit diesem Verfahren kann man Stahlschrott hervor- ragend wieder verwenden, weil bei der Temperatur von 1.800 °C in der Schmelze – über 3.000 °C im Lichtbogen – alle Legierungsbestandteile im Schrott schmelzen. Bei diesem Verfahren gelangen weniger Verunreinigungen in die Stahlschmelze und der Kohlenstoffgehalt kann besonders präzise kontrolliert und eingestellt werden.

1.2. Integrierte Hüttenwerke und Stahlwerke in Deutschland

In Deutschland werden noch 21 integrierte Hüttenwerke und Elektrostahlwerke be- trieben. Die Gesamtstahlproduktion 2014 betrug 43 Millionen Tonnen, davon wurden 29,9 Millionen Tonnen (70 %) in integrierten Hüttenwerken produziert und 13,1 Millionen Tonnen in Elektrostahlwerken (30 %).

Rohstahlerzeugung 2014

Unternehmen Mio. Tonnen

(1) ArcelorMittal Hamburg 1,0

(2) ArcelorMittal Bremen 3,3

(3) Benteler 0,6

(4) Georgsmarienhütte Holding 1,2

(5) Salzgitter 5,7

(6) Brandenburger Elektrostahlwerke 1,4 (7) Hennigsdorfer Elektrostahlwerke 0,8 (8) ArcelorMittal Eisenhüttenstadt 2,0 (9) ThyssenKrupp Steel Europe 8,8

(10) HKM 5,1

(11) ArcelorMittal Ruhrort 1,0

(12) Outokumpu Nirosta 0,4

(13) Deutsche Edelstahlwerke 1,0 (14) Buderus Edelstahlwerke 0,4

(15) Stahlwerk Thüringen 0,8

(16) ESF Elbe-Stahlwerke Feralpi 0,9

(17) BGH Edelstahl 0,2

(18) Dillinger Hüttenwerke 2,3

(19) Saarstahl 2,7

(20) Badische Stahlwerke 1,9

(21) Lech-Stahlwerke 1,1

Integriertes Hüttenwerk (Hochofen-, Stahl- u. Walzwerk)

Elektrostahlwerk Hamburg (1)

Bremen (2) Lingen (3)

Georgsmarienhütte (4) Peine (5)

Hennigs-

dorf (7) Eisenhütten- stadt (8) Branden-

burg (6) Salzgitter (5)

Riesa (16) Freital (17) Gröditz

(4) Unterwellen-

born (15) Duisburg

(9, 10, 11) Bochum (12) Witten (13)

Siegen (13, 17) Wetzlar Dillingen (18)(14)

Bous (4) Völklingen (19)

Kehl (20)

Herbertshofen (21)

Bild 1: Die bedeutenden Standorte der Stahlerzeugung in Deutschland

Quelle: Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf

Die Stahlherstellung in Elektrostahlwerken wird zum allergrößten Teil aus Schrott, aber auch aus Eisenschwamm und/oder Roheisen realisiert, der Einsatz von Schrott bei der Roheisenherstellung in integrierten Hüttenwerken wird lediglich zur Kühlung der Schmelze genutzt.

Bild 2: Fließschema über die Stahlerzeugung in integrierten Hüttenwerken und Elektrostahl- werken

Quelle: Institut für Baustoff-Forschung, Duisburg-Rheinhausen

Deshalb ist der Einsatz von Abfallverbrennungsschrott wegen des höheren Mengen- potentials nur in Elektrostahlwerken sinnvoll und realistisch. Dieser Schrott wird derzeit von den Stahlwerken nur als Billigmacher eingekauft, um damit den Gesamt- durchschnittseinkaufspreis zu senken. Aber es kaufen nicht alle Elektrostahlwerke Abfallverbrennungsschrott. Zum Beispiel hat ein deutsches Stahlwerk in ihren An- nahmebedingungen den Einsatz und Vermischung mit anderen Schrottsorten explizit untersagt. Es sind schon komplette Schiffsladungen wegen zugeführtem Abfallver- brennungsschrott geweigert und zum Absender zurückgesandt worden. Die dadurch entstehenden Kosten liegen oft im fünfstelligen Bereich.

Der Abfallverbrennungsschrott konkurriert mit den Qualitätsschrottsorten der eu- ropäischen Schrottsortenliste. Erst bei einer besseren Qualität wäre man in der Lage, auch wesentliche Teilmengen der Qualitätsschrottsorten zu verdrängen.

Derzeit kaufen nur wenige Elektrostahlwerke Abfallverbrennungsschrott ein. Von den 13,1 Millionen Tonnen Stahl könnte dieser innerhalb einer Kapazität von neun Millionen Tonnen auch eingesetzt werden. Die verbleibenden 4,1 Millionen Tonnen bilden die Edelstahlproduktion ab. Hier ist der Einsatz von Abfallverbrennungs- schrott ausgeschlossen. Da dieser nur bis zu etwa fünf Prozent der gesamten Schrotte eingesetzt wird, ergibt sich eine realistische Kapazität in Höhe von 450.000 t/a. Diese Zahlen berücksichtigen auch, dass Abfallverbrennungsschrott fast ausschließlich

Weiter- verarbeitung Erze- aufbereitet

- pelletiert - gesintert Reduktions- mittel - Koks - Erdgas - Kohle

Zuschläge

Hochofen

Schmelz- reduktion

Sauerstoff- blaskonverter

Sonderverfahren

(z.B. EOF) Pfannen- behandlung

Vakuum- behandlung Elektrolicht-

bogenofen

Elektroofenschlacke

Sekundär- metallurgische

Schlacke Sekundär- metallurgische

Schlacke LD- Schlacke

Hochofen- schlacke

Einsatzstoffe Reduktion Stahlerzeugung Sekundär-

metallurgie

Direktreduktion

Stahlschrott

feste metallische Stoffe Einsatzstoffe flüssiges Roheisen flüssiger Rohstahl Eisenhüttenschlacken

nur für die Herstellung von Stählen in Standardqualitäten wie zum Beispiel Baustahl eingesetzt wird. Bei der Stahlproduktion mit sehr hohen Qualitätsansprüchen wie es zum Beispiel in der Automobilindustrie gefordert wird, findet Abfallverbrennungs- schrott heute nur geringe Einsatzmöglichkeiten.

E1 Leichter Stahlaltschrott, überwiegend unter 6 mm Stärke, in Abmessungen nicht über 1,5 x 0,5 x 0,5 m

E2 Schwerer Stahlneuschrott, überwiegend stärker als 3 mm E3 Schwerer Stahlaltschrott, überwiegend stärker als 6 mm,

in Abmessungen nicht über 1,5 x 0,5 x 0,5 m

E5 Gemischte Lose von Kohlenstoffstahlspänen, frei von zu hohem Anteil wolliger Späne, losem Material und frei von Automaten- stahlspänen, aufbereitet für einen direkten Einsatz als Rohstoff E6 Leichter Stahneuschrott (unter 3 mm Stärke), verdichtet oder

in Form von festen Paketen, aufbereitet für einen direkten Einsatz als Rohstoff

E8 Leichter Stahlneuschrott, überwiegend unter 3 mm Stärke E40 Shredderstahlschrott, Stahlaltschrott in Stücke zerkleinert, die in

keinem Fall größer als 200 mm für 95 % der Ladung sein dürfen E46 Geshredderter Schrott aus der Abfallverbrennung.

Loser Stahschrott aus der Abfallverbrennungsanlage für Haus- haltsabfälle, der anschließend durch die magnetische Trennungsanlage ging, geshredder, in Stücke, die keinesfalls

größer als 200 mm sein dürfen und die einen Teil zinnbe- schichteter Stahldosen enthalten, aufbereitet für einen direkten Einsatz als Rohstoff. Der Schrott soll frei sein von zu starker Nässe und Rost. Er muss frei sein von zu hohen Mengen an sichtbarem Kupfer, Zinn, Blei (und Legierungen) sowie von Schutt, um die angestrebten Analysenwerte zu erreichen.

Bild 3:

Die wesentlichen Stahl- schrottsorten nach europä- ischer Schrottsortenliste

Quelle: BDSV e.V., Düsseldorf

Bild 4: Die mögliche jährliche Einsatzmenge von MVA-Schrott in deutschen Elektrostahlwerken

70 60 50 40 30 20 10

mögliche jährliche Einsatzmenge

%

0 100 90 80

70,1 % 29,9 Mio. t/a 29,88 Mio. t/a 29,88 Mio. t/a

29,6 % 13,1 Mio. t/a 4,1 Mio. t/a 12,61 Mio. t/a

1,1 % 9,0 Mio. t/a 0,45 Mio. t/a

Integriertes Hüttenwerk 2014 Elektrostahlwerk OHNE MV 2014 Elektrostahlwerk mit 5 % MV

(Davon 60 % = 250‘ t/a realisierbar / 40 % zusätzlich möglich)

1.3. Vermarktung von Abfallverbrennungsschrott

Die einzelnen Schrottsorten werden je nach Qualität preislich unterschiedlich bewertet.

So werden die Qualitätsschrotte E2 – Neuschrott, E3 – Altschrott und E4 – Shredder- schrott zu deutlich höheren Preisen eingekauft als E1 – Scherenschrott oder E5 – Späne.

Der Abfallverbrennungsschrott wird in der Regel mit der Sorte 1 unter Berücksichtigung eines Abschlages in Höhe von vierzig Prozent eingestuft.

Bild 5: Preisentwicklung der Schrott-Sorte 3 in den Jahren 2013 und 2014

Bild 6:

Darstellung der unterschied- lichen Interessenlagen der Markteilnehmer im MVA- Schrottmarkt

Quelle: BDSV e.V., Düsseldorf

Die Vermarktung des Schrottes steht in einem Spannungsfeld von vier wesentlichen Marktteilnehmern mit unterschiedlichen teilweise konkurrierenden Interessenlagen:

Abfallverbrennungsanlagenbetreiber, Abfallverbrennungsaschenaufbereiter, Abfallver- brennungsschrotteinkäufer und Abfallverbrennungsschrottverkäufer.

300 290

270

250

230

210 Schrottpreis EUR/t

Jan. ‘13 200 280

260

240

220

Feb. ‘13Jan. ‘13Mrz. ‘13Apr . ‘13

Mai ‘13Jun. ‘13Jul. ‘13Aug. ‘13Sep. ‘13Okt. ‘13Nov . ‘13

Dez. ‘13Jan. ‘14Feb. ‘14Mrz. ‘14Apr . ‘14

Mai. ‘14Jun. ‘14 Jul. ‘14Aug. ‘14Sep. ‘14Okt. ‘14Nov . ‘14

Dez. ‘14

Die Einkaufspreise für Schrott unterliegen starken Schwankungen und sind innerhalb der letzten 24 Monate im Gesamttrend um 25 % gefallen. In den ersten zwei Mona- ten des Jahres 2015 kam es zu einer weiteren Preisreduktion in Höhe von 25 EUR/t, Tendenz weiter fallend.

Die Abfallverbrennungsanlagenbetreiber verfolgen unterschiedliche Strategien, ob sie ihre Rohschlacke direkt vermarkten oder selber aufbereiten. Häufig sind die Verwer- tungskonzepte jedoch eine Folge der Eigentümerstruktur.

Bild 7:

Eigentümerstruktur der deut- schen Abfallverbrennungsan- lagen

Quelle: BDSV e.V., Düsseldorf Privat 6.060.000 t/a

31 %

Öffentlich 6.100.000 t/a 31 % PPP 7.408.000 t/a 38 %

20 Anlagen 22 Anlagen

27 Anlagen

Viele kommunale Unternehmen bevorzugen kalkulierbare Kosten für die Verwertung ihrer Rohschlacke, um Risiken für Abfallgebührenkalkulation zu vermeiden und über- lassen ihre Reststoffe zu Fixpreisen ihren Dienstleistern.

Andere kommunale AHKW-Betreiber sehen in der eigenen Aufbereitung eher Chancen zur Kostenreduzierung und betreiben die entsprechenden Anlagen in eigener Ver- antwortung. Kommunale Unternehmen, die ihre Rohschlacke weitergeben, befinden sich im unteren linken Quadranten, wogegen die kommunalen Unternehmen, die selber aufbereiten, sich in den oberen linken Quadranten bewegen. Hier besteht der Anspruch, einen möglichst hohen Preis für den Abfallverbrennungsschrott zu erzielen.

Dieser Anspruch scheitert jedoch häufig an der unzureichenden Qualität der erzeugten Schrotte, die keine Direktbelieferung der Stahlwerke erlaubt.

Das gilt auch für die einschlägigen Verwertungsunternehmen, deren bevorzugtes Ziel es ist, einen vermarktungsfähigen Straßen- und Deponiebaustoff zu produzieren. Hier hat die Produktion eines qualitätsgesicherten Baustoffs Priorität, zulasten eines teilwei- se minderwertig aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes. Auch hier kollidiert der geforderte Preis häufig mit der produzierten Qualität. Diese Marktteilnehmer befinden sich ausschließlich im linken oberen Quadranten.

Die Einkäufer von Abfallverbrennungsschrott befinden sich im unteren rechten Qua- dranten, gute Qualität zu niedrigen Preisen – fast schon eine Quadratur des Kreises.

Im rechten oberen Quadranten befindet sich der Verkäufer von Abfallverbrennungs- schrott. Dieser will einen hohen Preis bei guter Qualität erzielen. Ein hoher Preis bei wirklich guter Qualität ist hingegen die Ausnahme. Bis heute ist es nicht möglich, bei den Stahlwerken für wirklich gut aufbereiteten und gegebenenfalls nachbehandelten Abfallverbrennungsschrott einen höheren Preis zu erzielen. So wird dann im Falle eines sehr gut aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes dieser je nach Marktlage exportiert oder geht an Stahlschrottrecyclingunternehmen, die diesen letztendlich gut aufbereiteten sauberen Schrott anderen Qualitäten zuführen.

Da die Stahlwerke nicht bereit sind, den Mehraufwand für eine Nachbehandlung des noch nicht optimal aufbereiteten Abfallverbrennungsschrott zu zahlen, wird der zwar aufbereitete aber nicht nachbehandelte Schrott direkt in die Stahlwerke geliefert. Da die Qualität nicht optimal ist, kommt es zu Qualitätsabzügen, die in Abhängigkeit von Verkaufspreis und Höhe der Abzüge in Verbindung mit einer Berechnung der Abzüge – freie Asche, anhaftende Schlacke, Unverbranntes – zu teilweise erheblichen Verkaufspreisreduzierungen und kann auf diese Weise sogar zu hohen Verlusten für den Verkäufer führen.

Bild 8: Finanzieller Einfluß von Qualitätsabzügen auf den endgültigen Verkauferlös von MVA- Schrott im Stahlwerk

Wie sich die Abzüge generell auf den Verkaufspreis auswirken können, soll dieses Beispiel zeigen:

Verkaufspreis – frei geliefert – Stahlwerk 135,00 EUR/t

Angelieferte Menge 25,00 t

Abzug Asche/Unverbranntes 350 kg (1,40 %)

Kosten Entsorgung 150,00 EUR/t

Berechnung Umsatz: 135,00 EUR/t x 25,00 t = 3.375,00 EUR vor Abzüge

Entsorgung: -150,00 EUR/t x 0,35 t = - 52,50 EUR

0 -10 -20 -30 -40 -50

Verkaufserlös EUR/t

165

120 135 150

-60

180 195 210

EUR/t

1 % 3 % 5 % 10 % 15 %

Ein sehr großes Risiko eines hohen Verlustes für den Verkäufer besteht dann, wenn es bei den Abzügen zu einer exponentiellen Preisreduzierung kommt.

In diesem Fall führen die Abzüge zu einer erheblichen Verkaufspreisreduzierung:

Verkaufspreis frei geliefert Stahlwerk 135,00 EUR/t

Angelieferte Menge 25,00 t

Abzug Asche/Unverbranntes 1,25 t (5,00 %)

Kosten Entsorgung (exponentiell) 450,00 EUR/t

Berechnung Umsatz: 135,00 EUR/t x 25,00 t = 3.375,00 EUR vor Abzüge Entsorgung: - 450,00 EUR/t x 1,25 t = - 562,50 EUR Nicht bezahlter MVA-Schrott: - 135,00 EUR/t x 1,25 t = - 168,75 EUR

- 731,25 EUR

Endgültiger Verkaufserlös: 3.375,00 EUR - 731,25 EUR = 2.643,75 EUR Das entspricht einer Reduzierung pro Tonne: 29,25 EUR/t Nicht bezahlter MVA-Schrott: - 135,00 EUR/t x 0,35 t = - 47,25 EUR

- 99,75 EUR

Endgültiger Verkaufserlös: 3.375,00 EUR – 99,75 EUR = 3.275,25 EUR Das entspricht einer Reduzierung pro Tonne: 3,99 EUR/t

Bild 9: Finanzieller Einfluss von Qualitätsabzügen auf den endgültigen Verkauferlös bei einer exponentiellen Preisreduzierung von MVA-Schrott im Stahlwerk

0

-20 -30 -40 -50 -60

Verkaufserlös EUR/t

5 % 1,25 t 1 % 300 kg 3 % 750 kg

-70

10 % 2,50 t 15 % 3,75 t (… -215 EUR/t)

SW 1 VK 125 EUR/t ohne Entsorgungskosten SW 1 VK 180 EUR/t ohne Entsorgungskosten SW 2 VK 125 EUR/t mit Entsorgungskosten SW 2 VK 180 EUR/t mit Entsorgungskosten

SW 3 VK 180 EUR/t Exp. steigenden Entsorgungskosten

SW 3 VK 125 EUR/t Exp. steigenden Entsorgungskosten

-10

Erschwerend kommt hinzu, dass alle Abzüge lediglich auf Schätzungen und Erfah- rungswerten der Abnehmer auf dem Schrottplatz der Stahlwerke beruhen. Die Ab- züge werden nicht durch Absieben und Wiegen der angelieferten Ladung ermittelt.

Und diese Schätzungen der gewichtsmäßigen Anteile an Asche und Unverbranntem werden vor Ort bei der Schrottannahme von den Schrottabnehmern vorgenommen.

Hier ergeben sich dann erhebliche Schwankungsbreiten, die eine Preiskalkulation zusätzlich erschweren.

2. Abfallverbrennungsanlagen in Deutschland

In Deutschland wurden im Jahre 2013 24,8 Millionen Tonnen Abfälle energetisch ver- wertet, davon als Haus- und Gewerbeabfall 18,5 Millionen Tonnen und 6,3 Millionen Tonnen Abfall in Ersatzbrennstoff- und Mitverbrennungsanlagen. Dabei entstanden 5,6 Millionen Tonnen Rohschlacke, die anschließend mit unterschiedlichen Verfah- ren aufbereitet wurden. Dabei konnten 450.000 Tonnen Stahl- und 56.000 Tonnen Nichteisenmetallschrott in Aufbereitungsanlagen mit teilweise sehr komplexer Auf- bereitungstechnik und -tiefe und daraus folgenden schlechten bis guten Qualitäten zurückgewonnen werden. Nach einer Prognos-Studie aus dem Jahr 2009 werden sich die Abfallmengen aus Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen bis 2020

Bild 10: Prognose des deutschen Verbrennungsmarktes bis ins Jahr 2020

Quelle: Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009 12.000.000

10.000.000 8.000.000 6.000.000 4.000.000 2.000.000

2006 2007 0 24.000.000 22.000.000 20.000.000 18.000.000 16.000.000 14.000.000 30.000.000 28.000.000 26.000.000

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Gesamtaufkommen an EBS und SBS aus Siedlungsabfällen

Aufkommen an Gewerbeabfällen z.V. und Sortierresten für die MVA Aufkommen an überlassungspflichtigen Abfällen für die MVA Kapazitätenentwicklung der MVA, EBS-Kraftwerke (Untere Entwicklung) und SBS-Mitverbrennung Kapazitätenentwicklung der MVA

Gesamtaufkommen an EBS und SBS aus Siedlungsabfällen

Aufkommen an Gewerbeabfällen z.V. und Sortierresten für die MVA

Aufkommen an überlassungspflichtigen

Abfällen für die MVA

26.831.000 26.831.000

26.624.000 26.431.000

Menge t/a

22.201.000

16.690.00018.540.000 19.390.00019.390.000

19.570.000 19.570.000

Anmerkung: Die Prognoseunsicherheiten für das Abfallaufkommen und die Kapazitäten nehmen ab dem Jahr 2015 deutlich zu.

auf einem Niveau um die 15 Millionen Tonnen einpendeln, in Ersatzbrennstoff- und Mitverbrennungsanlagen etwa 6,5 Millionen Tonnen, sodass man von einer jährlichen Menge an Rohschlacke in Höhe von etwa 5 Millionen Tonnen ausgehen kann. Daraus folgt, dass auch in den nächsten Jahren ein stabiles Aufkommen von Stahlschrott aus Abfallverbrennungsanlagen in Höhe von mindestens 400.000 Jahrestonnen voraus- gesetzt werden kann. Diese Menge kann sich aber vor dem Hintergrund der aktuell eingeführten und noch einzuführenden Wertstofftonne noch reduzieren.

In Deutschland gibt es mehrere Ballungsräume wie z.B. die Region Rhein-Ruhr, in denen es folglich zu einer größeren Verdichtung von Haus- und Gewerbeabfallverbren- nungsanlagen kommt. Daraus folgt, dass hier auch die höchste Aufbereitungskapazität für Rohschlacke installiert ist. Weitere Ballungsräume sind Hamburg und Frankfurt/

Wiesbaden/Mannheim.

Bild 11: Standorte der deutschen Abfallverbrennungsanlagen

Quelle: Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009 2.500.000 1.000.000 250.000 MVA-Kapazitäten t/2015 Kiel

Neustadt

Bremerhaven Hamburg Hamburg

Ludwigslust Stapelfeld Tornesch Ahrenlohe

Bremen Hannover

Helmstedt

Berlin

Magdeburg Staßfurt

Hameln Bielefeld

Hamm

Kassel Eschweiler

Leverkusen SolingenWuppertalHagenEssenIserloh DüsseldorfKrefeldKöln

Oberhausen Kamp-Lintfort

Emlichheim Salzbergen

Neunkirchen

Stuttgart

WürzburgBamberg Coburg Frankfurt a. M.

Mainz Offenbach Schweinfurt Darmstadt

Mannheim Ludwigshafen Pirmasens Völdingen

Nürnberg

Schwandorf Ingolstadt Böblingen

Günzburg Ulm Göppingen

Weißenhorn

Augsburg

UnterföhringBurgkirchen Rosenheim

Geisel- bullach Zella-Mehlis

Lauta Zorbau Leuna

2.1. Der Verbrennungsprozess

beispielhaft für Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen

Der generelle Aufbau von Hausmüllverbrennungsanlagen kann in folgende Teilbereiche gegliedert werden:

• Eingangs- und Lagerbereich,

• Feuerung,

• Dampferzeugung,

• Turbosatz/Fernwärmeauskopplung,

• Abgasreinigung,

• Rückstandserfassung und -behandlung.

Die Rostfeuerung ist die gebräuchlichste und bewährteste Art der Feuerung bei der Hausmüllverbrennung. Ein Großteil der Verbrennungsluft (Primärluft) wird durch die Spalten zwischen den Roststäben in den Feuerraum geführt. Der Abfall wird durch die Neigung des Rostes sowie durch die Bewegung der Roststäbe geschürt und durch den Feuerraum transportiert. Am Ende des Feuerungsrostes fallen die weitestgehend ausgebrannten Verbrennungsrückstände (Schlacke) in ein Wasserbad und werden wei- ter zum Schlackebunker oder einer entsprechenden Verladeeinrichtung transportiert.

Aufgrund der dargestellten Technik können bei Rostfeuerungen keine flüssigen oder pastösen Abfälle eingesetzt werden, da ein Teil der Abfälle unverbrannt in die Rost- schlacke gelangen könnte.

Letztendlich ist aber die Auswahl des Rostsystems und der Feuerraumgestaltung von der Philosophie des ausgewählten Anlagenherstellers abhängig.

2.2. Einflüsse auf die Qualität des Abfallverbrennungsschrottes

Einen maßgeblichen Einfluss auf die Qualität der Rohschlacke hat neben der Philo- sophie des ausgewählten Anlagenherstellers die Struktur der angelieferten Abfälle. So enthalten Abfälle aus Haushalten einen höheren Anteil an verzinntem und dünnem Stahlschrott geringer Größe, wogegen Gewerbeabfälle teilweise massiven und groß- teiligen Stahlschrott enthalten. Man darf einen Zusammenhang vermuten, dass der Abfall in Großstädten geringere Mengen an gröberem Stahlschrott enthält, wogegen in Industrieregionen dieser Anteil wesentlich höher sein dürfte.

Eine geplante oder ungeplante Überschüttung des Rostes hat Rohschlacken mit sehr hohen Anteilen an Unverbranntem wie Stoffresten, Folien und sogenanntem Gewöll zur Folge. Diese Fremdbestandteile sind im anschließenden Aufbereitungsprozess nur sehr schwer zu entfernen und es kommt bei der Anlieferung dieser Abfallverbrennungs- schrotte in den Stahlwerken zu Qualitätsabzügen bis zu einer kompletten Rückweisung.

Die vorgeschriebene Lagerung nicht aufbereiteter Schlacken von 12 Wochen trägt durch die Oxidierung eisenhaltiger Bestandteile ebenfalls zur Qualitätsmin- derung bei. Lagert die Rohschlacke au- ßerhalb von Hallen, so wird dieser Prozess durch witterungsbedingte Einflüsse noch beschleunigt. Der Schrott ist nach der Lagerung und anschließenden Aufbe- reitung stark korrodiert und enthält viel magnetischen Rost, der sich auch nach der Aufbereitung in Teilmengen noch im aufbereiteten Abfallverbrennungsschrott befindet. Beim Abkippen im Stahlwerk kommt es dann zu hohen Staubemissi- onen, die zusätzlich qualitätsmindernd wirken. Dieser stark korrodierte Schrott sieht optisch sehr schlecht aus. Auch Stahlwerke kaufen Schrott mit dem Auge.

Bild 12:

MVA-Schrott mit hohen Antei- len Unverbranntem

2.3. Qualitäten von Abfallverbrennungsschrott

In der Regel werden im Aufbereitungsprozess aus der Rohschlacke zwei Sorten Stahl- schrott produziert, grober Abfallverbrennungsschrott (20/30 bis 150/200 mm) und feiner Abfallverbrennungsschrott (< 20/30 mm), auch Nagelschrott genannt.

Bild 13: Emissionsentwicklung beim Ab- kippen von qualitativ schlechtem MVA-Schrott

Derzeit setzt die deutsche Stahlindustrie ausschließlich groben Abfallverbrennungs- schrott ein, in Einzelfällen können gewisse Mengen an feinem gut aufbereitetem Abfall- verbrennungsschrott zugesetzt werden. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass höhere Mengen von für die Stahlherstellung wertlosem Eisenoxid (Rost) und freie Asche in den Stahlherstellungsprozess eingetragen werden. In der Regel werden hier erhebliche Mengen an Asche von den Schrottabnehmern bei der Schrottannahme abgezogen.

Bild 14:

Rohschlacke und der daraus gewonnene grobe und feine MVA-Schrott

Bild 15:

Grober MVA-Schrott mit sehr hohem Ascheanteil

Vor diesem Hintergrund möchte der Autor an dieser Stelle die Stahlherstellungspro- zesse über den Hochofen und Konverter und über den Elektrolichtbogenofen aus der Sicht des Metallurgen erklären.

Im Hochofen wird durch die Verbrennung von Kohlenstoff im unteren Teil des Ofens CO erzeugt, das mit den anderen Gasbestandteilen (CO₂, H₂, N₂), die Möllersäule (Eisenerz, Zuschlagstoffe) mit dem aufgeschichteten Koks durchströmt. Durch den hohen CO-Gehalt herrscht in dem Hochofen eine reduzierende Atmosphäre.

Bei diesem Prozess gibt es folgende hintereinander und den Hochofen von oben nach unten durchlaufende Reaktionen:

3 Fe₂O₃ + CO n 2 Fe₃O₄ + CO₂ Fe₃O₄ + CO n FeO + CO₂ FeO + CO n Fe + CO₂

Das geschmolzene Roheisen hat einen Restkohlenstoffgehalt von 4,3 bis 4,7 % und etwa 0,5 % Silizium.

Anschließend fließt das Roheisen aus dem Hochofen in den Konverter. Durch das Einblasen von Sauerstoff, dem sogenannten Frischen werden Silicium, Kohlenstoff und Mangan aus dem Roheisen ausgetrieben:

[Si] + [O] n (SiO₂) = Schlackebestandteil [Mn] + [O] n (MnO) = Schlackebestandteil [C] + [O] n (CO)

[Fe] + [O] n (FeO) = Schlackebestandteil (= Rost)

Auch das Frischen ist eine exotherme Reaktion. Zum Kühlen der Schmelze werden zwischen zehn und maximal zwanzig Prozent definierter Stahlschrott unten in den Konverter gefüllt, bevor das Roheisen in den Konverter läuft. Zusätzlich hat der Schrott eine die Konverterausmauerung schützende Wirkung. Selten wird hier Abfallverbren- nungsschrott eingesetzt. In der Regel ist eine positive Entscheidung zugunsten des preiswerten Abfallverbrennungsschrottes eine Frage des dann geltenden sehr hohen Schrotteinkaufspreisniveaus. Eine gute Qualität ist Grundvoraussetzung. Dieser Schrott ist nicht mit dem sogenannten Kühlschrott zu verwechseln.

Anschließend wird der so entstandene Rohstahl durch Drehen des Konverters in die sogenannte Pfanne gekippt. Die oben auf dem flüssigen Stahl schwimmende Schlacke wird dabei während des Kippens vom Stahl getrennt. Im Rohstahl befindet sich immer noch ein zu hoher Anteil an gelöstem Sauerstoff. Durch Zugabe von sogenanntem Aluminium-Desox, wird dieser Sauerstoff durch eine weitere exotherme Reaktion aus dem Rohstahl entfernt:

2[Al] + 3 [O] n (Al₂O₃).

Da auch bei dieser Reaktion ein hohes Wärmepotential freigesetzt wird, setzt man an dieser Stelle Kühlschrott zur Senkung der Temperatur ein. Der qualitativ hochwertige Kühlschrott wird unter anderem in Shredderbetrieben durch das Doppelshreddern produziert.

Aus der Pfanne wird der flüssige Stahl in die Stranggussanlage zur Weiterverarbeitung überführt.

Bei den Elektrostahlverfahren wird die zum Schmelzen erforderliche Wärme in der Regel durch einen Lichtbogen über drei Graphitelektroden erzeugt. Der Lichtbogenofen wird mit Schrott, Eisenschwamm und/oder Roheisen beschickt. Außerdem werden noch Kalk zur Schlackenbildung und Reduktionsmittel zugegeben. Beim Schmelz- vorgang schwimmt die entstehende Schlacke auf, die nach dem Schmelzvorgang bei

Bild 16: Grober MVA-Schrott von hoher Qualität (Detailaufnahme)

Bild 17: Grober MVA-Schrott von hoher Qualität

Abkippen des Rohstahles vorher getrennt abgeführt wird. Es besteht beim komplet- ten Schmelzvorgang keine reduzierende Atmosphäre, so dass sich die im Abfall- verbrennungsschrott befindende Asche und Rost (Eisenoxid (FeO)), komplett in die Kosten verursachende Schlacke überführt werden. Auch der Gedanke, das der in der Asche enthaltene Kalk den zur Schlackebildung zuzusetzenden Kalk substituieren könnte, muss verworfen werden, da das auch in der Asche ent- haltene Silizium die Wirkung des Kalkes wegen einer fast gleich hohen Verteilung in der Asche gemäß dem CaO-FeO_x-SiO₂- Dreistoffsystem aufheben würde.

Neben der Asche und dem Rost hat für den Stahlherstellungsprozess beim Ein- satz von Abfallverbrennungsschrott der Eintrag von Kupfer – hauptsächlich über Kupfereisenanker, besser bekannt unter Spulen z.B. aus Elektromotoren – negative Auswirkungen. Der produzierte Stahl darf je nach Qualität genau definierte Kupfer- gehalte enthalten, sodass der unkontrol- lierte Einsatz von Kupfer zu vermeiden ist.

Auch das Zinn (Sn) aus Weißblech – z.B.

Gemüse- oder Getränkedosen, das sich im Abfallverbrennungsschrott befindet, kann sich preismindernd beim Einkauf auswirken. Oberhalb der Schlackeschicht befindet sich eine natürliche Atmosphäre.

Das Zinn verdampft beim Schmelzvor- gang und reagiert mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff.

[Sn] + [O₂] n (SnO).

Die Asche und der Rost werden zu hun- dert Prozent in die Schlacke überführt.

Zusätzlich können durch den unkon- trollierten Eintrag von Kupfer die Quali- tätsanforderungen an den produzierten Stahl nicht mehr eingehalten werden und es kann zu sogenannten Fehlchargen durch zu hohe Kupfergehalte kommen.

Bild 18:

Feiner MVA-Schrott mit sehr hohem Ascheanteil

Dass sehr gute Qualitäten an grobem Abfallverbrennungsschrott produziert werden können, zeigen die Bilder 16 und 17.

Dagegen ist der Einsatz von feinem Abfallverbrennungsschrott direkt in der Stahlin- dustrie nahezu ausgeschlossen. Insbesondere Eisenoxid und freie Asche erhöhen die Kosten bei der Stahlherstellung und sind deshalb nicht gewünscht. Häufig entstehen beim Verbrennungsprozess magnetische Stahlschrott-Schlacke-Konglomerate, die beim Aufbereitungsprozess aussortiert werden und sich im abgesiebten, feinen Abfallver- brennungsschrott wiederfinden. Diese Mengen können teilweise sehr erheblich sein – zwischen zehn und zwanzig Prozent – und führen zu hohen und kostenintensiven Abzügen.

Aber wie erreicht man dieses anspruchsvolle Ziel, einen Abfallverbrennungsschrott mit hoher Qualität, um den Anforderungen der deutschen Stahlindustrie gerecht zu

Bild 19: Feiner MVA-Schrott mit in Schlacke fest eingebundenem MVA-Schrott

werden? Indem bei der Aufbereitung von Abfallverbrennungsaschen- und schla- cken die Qualität der aufzubereitenden Stahl-Metallschrotte mehr in den Fokus gerückt wird und gegebenenfalls in weite- re nachgeschaltete Aufbereitungstechnik investiert wird.

Die Qualitätsansprüche haben sich in den letzten Jahren nicht nur bei den deutschen Stahlwerken wesentlich erhöht, sondern auch die Exportländer wie die Türkei, China oder Indien erhöhen immer mehr ihre Qualitätsansprüche. Der Unterschied zu Deutschland ist aber, dass zum Beispiel in Indien heute bereits gut aufbereite- ter, grober Abfallverbrennungsschrott wesentlich höher vergütet wird als hier- zulande.

Die deutsche Stahlindustrie kann man nur überzeugen, in dem man kontinuierlich eine sehr gute Qualität liefert und damit gegen das nach wie vor sehr schlechte Image des Abfallverbrennungsschrottes arbeitet.

Es werden nur diejenigen Aufbereitungsanlagen ihren Stahl- und Metallschrott zu höheren Preisen vermarkten können, die zugunsten einer besseren Qualität des Schrottes gegebenenfalls die Gesamtleistung ihrer Aufbereitungsanlage reduzieren.

Diese Entscheidung kann aber im Wesentlichen nur unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten getroffen werden, das heißt, der Mehrerlös aus der Schrottvermark- tung kompensiert die geringere Mehrkosten verursachende Gesamtleistung der Anlage.

3. Vorschläge zur Qualitätsverbesserung von Abfallverbrennungsschrott

In Deutschland werden bereits heute die Rohschlacken teilweise mit hohem Aufwand veredelt.

Bild 20: Vereinfachtes Schema über die Aufbereitung von Rohschlacke aus Haus- und Gewerbe- abfallverbrennungsanlagen

Quelle: Deike, R; Ebert, D.; Schubert, D.; Ulum, R. M.; Warnecke, R.; Vogell, M.: Recyclingpotenziale von Metallen bei Rück- ständen aus der Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Aschen • Schlacken • Stäube aus Metallurgie und Abfallverbrennung. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, 2013, S. 281-293

Rohschlacke

Absiebung 45 mm

Rückführung aufgemahlenes mineralisches Überkorn Fraktion > 45 mm

Fraktion < 45 mm

Magnet- scheidung

Absiebung 15 mm Fe-Schrott

Fraktion > 15 mm

Fraktion < 15 mm

NE-Metalle Windsichtung

Wirbelstrom- scheidung

Fe-Schrott

VA-Schrott NE-Metalle Unverbranntes manuelle

Sortierung

Prallmühle

Unverbranntes

NE-Metalle Magnet-

scheidung

Wirbelstrom- scheidung

Zwischenlagerung (3 Monate)

HMV- Fertigschlacke

Trotzdem genügen die eingesetzten Techniken teilweise den hohen Anforderungen der deutschen Stahlwerke nicht. Im Folgenden werden drei Beispiele gezeigt, wie die Aufbereitungsanlagen für Rohschlacken abhängig von der schon erzeugten Qualität des bereits aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes weitere technische Maßnahmen ergreifen müssen, um eine stahlwerksgerechte Qualität zu produzieren.

3.1. Einsatz einer Siebtrommel für die Nachbehandlung von grobem Abfallverbrennungsschrott

Nach dem eigentlichen Aufbereitungsprozess befindet sich im Abfallverbrennungs- schrott häufig neben freier Asche und Rost vor allen Dingen Schlacke, die an dem Abfallverbrennungsschrott anhaftet. Auch diese Anhaftungen sind im Stahlwerk nicht gewünscht. Um diese Restaschen und -schlacken aus dem groben Abfallverbren- nungsschrott zu entfernen, bietet es sich an, nach der Aufbereitung der Rohschlacke den erzeugten Abfallverbrennungsschrott mittels einer Siebtrommelanlage weiter von mineralischen Anhaftungen zu befreien. In dieser vier bis sechs Meter langen Trom- mel sind etwa siebzig Prozent der Siebfläche geschlossen. In diesem Bereich werden Anhaftungen je nach Anhaftungsgrad und -härte abgeschlagen. Im letzten Drittel der Siebtrommel werden neben dem feinen Abfallverbrennungsschrott die freie Asche und die abgeschlagene Schlacke auf der nun offenen Siebfläche abgesiebt.

In einer wahlweise nachgeschalteten Sortierkabine werden noch verbliebene sogenannte Kupfer-Eisen-Anker und Unverbranntes manuell entfernt. Das Investitionsvolumen liegt bei etwa 100.000 EUR.

Bild 21: Aufstellungsplan über eine nachgeschaltete Siebanlage zur Aufbereitung von grobem MVA-Schrott nach der Rohschlackenaufbereitung

Haufwerk MV-Schrott

Haufwerk MV-Schrott

schwenkbares Förderband

Sortier-Kabine (Cu/Fe-Anker) Mauer (LegioBloc o.ä.)

Sortierfläche (Cu/Fe Anker)

Mauer (LegioBloc o.ä.)

Mauer (LegioBloc o.ä.)

Förderband aus Anlage Auf- Siebtrommel gabe 5 m

10 m 20 m

7 m 7 m

4 m 6 m

2 m

Weitere Sieb- und Magnettechnik erlauben die weitere Veredlung des abgesiebten, feinen Abfallverbrennungsschrottes.

3.2. Einsatz eines kombinierten Grob- und Spannwellensiebes

Ein deutlich höherer Energieeintrag bei der Absiebung von Abfallverbrennungsschrott lässt sich durch ein kombiniertes Grob- und Spannwellensieb von Spaleck realisieren.

Zudem ermöglicht die Doppelsiebanlage die Erzeugung von drei Fraktionen.

Durch die Montage dieser Siebanlage auf ein Kettenfahrwerk entsteht eine sehr robuste, verfahrbare Siebmaschine mit einer hohen Durchsatzleistung sowie, dem Siebschnitt entsprechend, hohem Sortiergrad.

Mit einem 4-Zylinder-Caterpillar-Antrieb mit 80 kW besteht die Siebeinrichtung aus einem 3D-Wertstoffsieb mit frei wählbaren unterschiedlichster indivi- duell abstimmbarer Lochgrößen und -formen und einem darunter angeord- neten Spannwellensieb mit ebenfalls frei wählbaren Lochgrößen und -formen.

Die Bandantriebe sind hydraulisch. Der maximale Durchsatz liegt abhängig vom Eingangsmaterial bei 60 t/h.

Bild 23: Kombiniertes Grob- und Spann- wellensieb

Quelle: Spaleck, Bocholt – Prospektmaterial

Der Schrott wird über einen Eingabetrichter aufgegeben und mittels Plattenband dem Grobsieb – Ausführung in drei Etagen – zugeführt. Hier erfolgt der erste Siebschnitt.

Empfehlenswert ist eine Lochgröße zwischen 80 und 100 mm. Eine Magnettrommel trennt den magnetischen Abfallverbrennungsschrott von nicht-magnetischen Be- standteilen.

Das Unterkorn fällt direkt auf das Spannwellensieb. Durch die spezielle Technik des Spannwellensiebes wird diese Fraktion neben der horizontalen Bewegung durch den pulsierenden Siebbelag vertikal beschleunigt. Der Energieeintrag ist hier wesentlich höher als bei der Siebtrommel und gewährleistet damit eine intensivere Trennung

Bild 22:

Siebanlage zur Aufbereitung von grobem MVA-Schrott nach der Rohschlackenaufbereitung mit weiteren Aggregaten zur weite- ren Behandlung des Unterkorns

von Abfallverbrennungsschrott und Asche und der anbackenden Schlacke. Durch die Spannwelle wird die Feinfraktion als weiteres Unterkorn erzeugt (Abfallverbrennungs- schrott fein) und fällt auf ein Förderband. Ein Siebschnitt zwischen 10 und 20 mm erscheint hier sinnvoll. Ein vorhandener Überbandmagnet trennt die magnetische Fraktion ab. Die mittlere Fraktion 10/20 bis 80/100 mm als zweites Überkorn wird über ein Transportband ausgeschleust und per Überbandmagnet in eine magnetische und eine nicht magnetische Fraktion getrennt. Es entsteht somit eine mittlere Abfall- verbrennungsschrottfraktion.

Durch den sehr hohen Energieeintrag des Spannwellensiebes arbeitet diese Technik nahezu verstopfungsfrei. Das Investitionsvolumen liegt je nach Ausführung und ohne die beschriebenen Überbandmagnete bei etwa 350.000 EUR.

3.3. Prallmühlenverfahren

Ein völlig neuer Ansatz wird mit dem Einsatz von Prallmühlen verfolgt. Erstmalig in Deutschland zielt hier die Technik nicht auf die Produktion von Straßen- und Deponiebaustoffen, sondern auf die Gewinnung von Stahl- und Metallschrott mit sehr hoher Qualität.

Bild 24: Schematische Darstellung der Aufbereitung von Rohschlacke nach dem Prallmühlen- verfahren

Quelle: Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin NE-Metalle

~ 2,0 % Fe-Metalle

6 bis 8 %

Restschlacken nach der Aufbereitung Schlackeaufbereitung/

Metallrückgewinnung Aschen/Schlacken

(Rohschlacke)

Die Rohschlacke wird mehrstufig mit speziell konstruierten und patentierten Prall- brechern und Hochgeschwindigkeitsprallmischern zerkleinert, wodurch auch kleinste eingeschlossene Metalle (bis 1 mm) wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer und Messing freigesetzt werden. Dies gilt insbesondere auch für den eisenhaltigen Abfallverbren- nungsschrott. Insbesondere der in der Schlacke eingebundene Stahlschrott wird auf diese Weise vollständig aufgeschlossen und dadurch von anhaftender Schlacke getrennt.

Bild 25:

Prallbrecher

Quelle: Tartech eco industries AG, Un- ter den Linden 32-34, 10117 Berlin

Bild 26:

Hochgeschwindigkeitsprall- mischer

Quelle: Tartech eco industries AG, Un- ter den Linden 32-34, 10117 Berlin

Es folgt eine Klassierung durch diverse Siebschnitte. Die Fraktion > 70 mm wird manu- ell in Nichteisenmetalle, Störstoffe (Unverbranntes) und Mineralik getrennt. Aus den weiteren Metallfraktionen werden mittels Magnet- und Nichteisenmetallabscheider hochwertiger Stahlschrott und Nichteisenmetalle zurückgewonnen.

Die Bilder 27 und 28 zeigen beispielhaft einen stark mit Schlacke verzunderten Abfall- verbrennungsschrott und eine nach dem Aufbereitungsprozess sehr saubere mittlere Abfallverbrennungsschrottfraktion (3 bis 60 mm).

Die abgetrennte und stark zerkleinerte Schlacke wird anschließend deponiert. Ein Einsatz im Straßen- und Deponiebau ist aufgrund der durch die Zerkleinerung unge- eigneten Sieblinie nicht möglich. Alternativen zur Deponierung werden derzeit geprüft.

4. Zusammenfassung

Trotz teilweise hochtechnischer Großanlagen für die Aufbereitung von Rohschlacke aus Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen gelingt es häufig nicht, eine Qualität von aufbereitetem eisenhaltigen Abfallverbrennungsschrott herzustellen, der direkt in deutschen Stahlwerken eingesetzt werden kann. In diesem Beitrag wurde gezeigt, welche Anforderungen die deutsche Stahlindustrie an qualitativ hochwertigen Ab- fallverbrennungsschrott hat und welche finanziellen Konsequenzen es hat, wenn die Qualität bei Anlieferung nicht den Anforderungen entspricht.

Es wurden drei Möglichkeiten aufgezeigt, wie man den Abfallverbrennungsschrott nach der eigentlichen Aufbereitung nachbehandelt und dadurch Qualitäten erzeugt werden, die direkt im Stahlwerk ohne Qualitätsabzüge einzusetzen sind. Nach wie vor ist es aber derzeit nicht möglich, den finanziellen Mehraufwand für diese Nachbehandlung im Verkaufspreis des Abfallverbrennungsschrottes an die deutsche Stahlindustrie durchzusetzen.

Bild 27:

Stark mit Schlacke verzunderter Abfallverbrennungsschrott vor der Aufgabe in die Prallmühle

Quelle: Tartech eco industries AG, Un- ter den Linden 32-34, 10117 Berlin

Bild 28:

Mittlerer MVA-Schrott (3 bis 60 mm) von hoher Qualität nach der Aufbereitung mit dem Prallmühlenverfahren

Quelle: Tartech eco industries AG, Un- ter den Linden 32-34, 10117 Berlin

5. Quellen

[1] BDSV e.V., Düsseldorf

[2] Deike, R; Ebert, D.; Schubert, D.; Ulum, R. M.; Warnecke, R.; Vogell, M.: Recyclingpotenziale von Metallen bei Rückständen aus der Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.):

Aschen • Schlacken • Stäube aus Metallurgie und Abfallverbrennung. TK Verlag Karl Thomé- Kozmiensky, Neuruppin, 2013, S. 281-293

[3] EUWID Recycling und Entsorgung 8.2015: Elektrostahlproduktion sinkt das dritte Jahr in Folge [4] EUWID Recycling und Entsorgung 10.2015: Mehr Abfall in deutsche Entsorgungsanlagen in

2013

[5] GET, Hamburg – Prospektmaterial

[6] Institut für Baustoff-Forschung, Duisburg-Rheinhausen [7] ITAD e.V., Düsseldorf

[8] Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009 [9] Spaleck, Bocholt – Prospektmaterial

[10] Recycling magazin 4/2014: Vorfahrt für Recycling, Seite 10-13 [11] Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin [12] Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf

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

Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Mineralische Nebenprodukte und Abfälle 2 – Aschen, Schlacken, Stäube und Baurestmassen – ISBN 978-3-944310-21-3 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 2015

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

Erfassung und Layout: Ginette Teske, Sandra Peters, Janin Burbott, Claudia Naumann-Deppe, Anne Kuhlo

Druck: Mediengruppe Universal Grafische Betriebe München GmbH, München

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