– Aktuelle Erfahrungen und Ergebnisse von großtechnischen Versuchen –

(1)

Rückstände aus MVA

Nassmechanische Aufbereitung von Abfallverbrennungsaschen

– Aktuelle Erfahrungen und Ergebnisse von großtechnischen Versuchen –

Norbert Frischen und Martin Bunzel

1. Prozessbeschreibung ...128

2. Versuchsergebnisse ...132

2.1. Betriebserfahrungen ...132

2.2. Massenstromverteilung ...132

2.3. Klassiereffizienz ...133

2.4. NE-Metall-Gewinnung ...138

2.5. Schlackequalitäten...139

2.6. Prozesswasser ...140

3. Zusammenfassung und Ausblick ...143

4. Literatur ...144 Schauenburg Maschinen- und Anlagen-Bau GmbH konzipiert und errichtet seit Jahr- zehnten Maschinen und Anlagen zur nassmechanischen Aufbereitung mineralischer Stoffe. Dies umfasst unter anderem

• Klassierung von Sand und Kies zur Herstellung von Produkten mit definierten Korngrößenzusammensetzungen (z.B. Sand nach Rezept),

• Separiertechnik, hierbei insbesondere die Separation von Bohrspülungen aus dem Tunnelbau,

• Aufkonzentration von Erzen,

• Behandlung kontaminierter Böden,

• Aufbereitung von Hafen- und Flussschlämmen.

• In den letzten zwanzig Jahren wurden außerdem viele Anlagen zur Entwässerung und zur Behandlung von nass ausgetragenen Bodenaschen aus Stein- und Braun- kohlekraftwerken errichtet. In diesen Anlagen werden die Aschen entwässert, um sie lager- und förderfähig zu machen. Zudem kann aus diesen Aschen auch die unverbrannte Kohle separiert und zurückgewonnen werden.

Basierend auf diesen umfangreichen Erfahrungen befassen wir uns seit einigen Jahren auch mit der nassmechanischen Aufbereitung von Müllverbrennungsaschen und -schlacken.

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Die erste für diese Aschen errichtete Anlage zeigte einige Betriebsprobleme, insbesondere durch eine erhebliche Bildung stabiler Schäume. Diese Schaumproblematik haben bereits viele Aufbereiter kennengelernt, welche Schlacke versuchsweise nassmechanisch behandelt haben. Deshalb wurden die Schwachstellen unserer ersten Anlage intensiv analysiert und daraufhin eine erweiterte Verfahrenstechnik, welche die Schwachstellen der ersten Anlage beseitigt, konzipiert. Anschließend wurde eine Versuchsanlage mit dieser erweiterten Verfahrenstechnik errichtet, um die erfolgreiche Beseitigung der vorherigen Probleme nachweisen zu können.

Weitere Zielstellungen für diese Versuchsanlage zur nassmechanischen Aufbereitung von Abfallverbrennungsaschen sind

• Erzielung von deutlich umfangreicheren und qualitativ höherwertigen Separati- onsmöglichkeiten von NE-Metallen sowohl in den Kornspektren < 3 mm und auch im > 3 mm,

• Reinigung der Abfallverbrennungsaschen von Chloriden, Sulfaten und Schwerme- tallen,

• Gewinnung verwertbarer mineralischer Fraktionen.

Die Versuchsanlage wurde zunächst auf dem eigenen Betriebsgelände mit den Rost- aschen interessierter Kunden betrieben. Anschließend wurde und wird diese Ver- suchsanlage bei Kunden betrieben, um längerfristige Versuche mit größeren Durch- satzmengen durchführen zu können und vertiefende Erkenntnisse zur Bewertung des Gesamtprozesses zu gewinnen. Damit erhalten diese Kunden umfangreiche Be- triebserfahrungen, wesentliche Prozessdaten und können auf dieser Basis fundierte Entscheidungen für Investitionen in die nassmechanische Aufbereitung treffen.

1. Prozessbeschreibung

Die Versuchsanlage zur Nassaufbereitung von Rostaschen aus der Abfallverbrennung dient im Wesentlichen zur nassen Klassierung bis hinunter in den Feinstkornbereich und zur Reduktion löslicher Bestandteile aus den Aschen wie insbesondere Salze. Für das im nachfolgenden beschriebene Verfahrenskonzept sind mehrere Patente einge- reicht und teilweise erteilt. Bild 1 zeigt die Versuchsanlage.

Bei der Nassklassierung sind beim Verfahrensprozess zwei Korngrößenbereiche voneinander zu unterscheiden: Die Behandlung der MVA-Schlacken der Korngröße

> 3 mm und < 3 mm.

Klassierungen > 3 mm erfolgen mittels Nasssiebung. Hierfür eingesetzt werden Schwingsiebe, welche zusätzlich mit einer intensiven Wasserbedüsung ausgestattet sind (Bild 2). Diese Wasserbedüsung dient zum einen der Unterstützung der Siebwirkung.

Insbesondere wird dadurch das an den größeren Körnern klebende Haftkorn abgespült.

Das Überkorn nach der Nasssiebung enthält dadurch einen wesentlich geringeren Feinkornanteil als bei trockenmechanischer Siebung. Zum anderen werden durch die Wasserbedüsung auch die löslichen Bestandteile aus dem Überkorn herausgelöst, das Überkorn wird also gereinigt.

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Bild 2:

Nasssiebung mit Wasserbedü- sung

Bild 1:

Versuchsanlage zur nassmechanischen Aufbereitung von Rostaschen

Zur Klassierung der Korngrößen < 3 mm werden keine Siebe eingesetzt, sondern Auf- stromklassierer und Hydrozyklone. Diese Aggregate klassieren die Feststofffraktionen aus der Suspension, welche bei der vorherigen Nasssiebung erzeugt wurde.

Bei der nach der Siebung folgenden Aufstromklassierung wird der physikalische Effekt ausgenutzt, dass größere Körner des gleichen Stoffes schneller im Wasser absinken als kleinere. Zur Trennung im Aufstromklassierer wird dies genutzt, indem zusätzlich zur Suspension von unten ein Aufstromwasserstrom eingedüst wird. Die Strömungs- geschwindigkeit dieses Aufstromwassers wird so bemessen, dass sie größer als die Sinkgeschwindigkeit kleiner Körner ist, aber kleiner als die Sinkgeschwindigkeit der gröberen Körner ist. Mit der Festlegung der Geschwindigkeit des Aufstromwassers wird die genaue Klassierkorngröße festgelegt. Diese Klassierwirkung ist sehr trennscharf.

Zusätzlich erfolgt in der Aufstromklassierung auch eine Dichtetrennung, da Bestandteile mit höherer Dichte als Asche schneller sinken, Bestandteile mit einer Dichte von etwa

< 1 kg/l schwimmen auf und verbleiben im Prozesswasser. Dadurch erfolgt eine Auf- konzentration z.B. der Schwermetalle in der gröberen Fraktion. Die aufschwimmende Fraktion umfasst insbesondere Unverbranntes und verbleibt zunächst im Prozesswasser.

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Für diese Klassierung wird ein zweistufiger Aufstromklassierer eingesetzt, der Hydrosort II.

Die beschriebenen Trenneffekte erfolgen in diesem Aggregat zweimal nacheinander, so dass drei verschiedene Kornfraktionen ausgetragen werden. In Bild 3 ist das Funk- tionsprinzip graphisch dargestellt: Die Suspension < 3 mm wird mittig von oben in die mittlere zylindrische Trennkammer gepumpt, von unten wird das Aufstromwasser in den Zylinder geleitet. Das Grobkorn sinkt ab, Fein- und Mittelkorn werden mit dem Prozesswasser nach oben aus der Trennkammer ausgetragen und gelangen in den Außenring. In diesem Außenring sinkt bei einer geringeren Aufstromwassergeschwin- digkeit das Mittelkorn ab, Feinkorn und Prozesswasser laufen in die Ablaufrinne über.

Bild 3: Prinzipdarstellung Hydrosort II

Das Aufstromwasser für den Hydrosort II wird für die Klassierung der Abfallverbren- nungsaschen so eingestellt, dass folgende Fraktionen erzeugt werden:

• 0,8-3 mm plus eine Anreicherung schwerer NE-Metalle,

• 0,25-0,8 mm,

• < 0,25 mm plus Prozesswasser und aufschwimmender Bestandteile.

Die beiden Aschefraktionen 0,8-3 mm und 0,25-0,8 mm werden anschließend direkt auf eine Entwässerungssiebung gegeben, um den Wassergehalt zu reduzieren.

Die Feinfraktion < 0,25 mm gelangt mit dem Prozesswasser in die nachfolgende Schlammbehandlung. Dort wird als erstes die aufschwimmende Fraktion

> 0,25 mm mittels eines Bogensiebs abgetrennt.

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Anschließend wird das verbleibende Gemisch aus Schlamm und Prozesswasser in eine Hydrozyklonstufe gepumpt. In den Hydrozyklonen werden die gröberen Feststoffpartikel mittels Zentrifugalkraft nach außen an die Zyklonwand geschleudert, sinken im Zyklon ab und werden nach unten ausgetragen. Das Prozesswasser und der Feinschlamm werden oben aus dem Zyklon ausgetragen.

Der Trennschnitt im Hydrozyklon hängt vom Zyklondurchmesser ab, je kleiner der Durchmesser ist, desto kleiner ist auch der Trennschnitt. In der Versuchsanlage werden Hydrozyklone eingesetzt, welche den Schlamm bei etwa 30 µm trennen. Ausgetragen werden somit die Fraktionen 30-250 µm und < 30 µm.

Der Grobschlamm > 30 µm aus den Hydrozyklonen wird ausgetragen und bei der Ver- suchsanlage mittels Entwässerungs-Bigbags entwässert. Das heraussickernde, weitgehend feststofffreie Wasser wird im Behälter aufgefangen und in den Prozess zurückgeführt.

Der Feinschlamm < 30 µm wird mit dem Prozesswasser in die Prozesswasserreinigung geleitet. Für die Versuchsanlage wird bisher eine vereinfachte Reinigung eingesetzt, welche aus zwei 30-Fuß-Absetzbecken mit insgesamt sechs nacheinander geschalteten Absetzkammern besteht. Das Prozesswasser wird in diesen Absetzkammern beruhigt, der Schlamm setzt sich ab. Zur Unterstützung der Schlammseparation wird mittels einer Dosierstation ein Flockungshilfsmittel zugegeben. Der abgesetzte Feinschlamm wird diskontinuierlich abgepumpt.

Das gereinigte Prozesswasser wird anschließend wieder in die Anlage zurückgeführt und über den Prozesswasserverteiler den verschiedenen Verbrauchern zugeleitet.

Das Verfahrensfließbild der beschriebenen Versuchsanlage ist in Bild 4 dargestellt. Die Durchsatzleistung der Anlage beträgt etwa 3 t/h für die Aschefraktion < 3 mm.

Eintragsförderband

Nass- klassiersieb

Pumpe

Pumpe Kombiniertes Nassklassier- und Entwässerungssieb Zweistufige Aufstromklassierung

Prozess- wasser- verteiler

Bogen- sieb

Pumpe Stör- stoffe Multizyklon- anlage

Absetzbecken I

Absetzbecken II Prozesswasser-

pumpe

Speicherbehälter nach Entwässe- rungs-Bigbag

Entwässe- rungs- Bigbag

Pumpe

Dosierstation für Flockungs- hilfsmittel

Schlamm- austragspumpe

Hydrozyklon Speicherbehälter nach Bogensieb

Schlamm 0-30 µm 0-250 µm

30-250 µm 0-30 µm

0-250 µm

0,8-3 mm0,25-0,8 mm

0,3 mm 3-x mm

0-x mm

0-0,8 mm 0-3 mm

Bild 4: Verfahrensfließbild der Versuchsanlage

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Die Separation der Metalle aus den klassierten Aschefraktionen erfolgt nicht direkt in der Versuchsanlage. Stattdessen wurden klassierte Aschefraktionen zu Lieferanten geeigneter Metallseparationsaggregaten geliefert und dort behandelt.

2. Versuchsergebnisse

Die nachfolgend dargestellten Versuchsergebnisse zeigen den aktuellen Stand aus laufenden Versuchen. Demnächst werden Versuche bei weiteren Interessenten durch- geführt, so dass die Betriebserfahrungen vertieft und die Datenbasis weiter vergrößert werden.

2.1. Betriebserfahrungen

Mit dem bisher durchgeführten mehrmonatigen Betrieb der Versuchsanlage konnte ein stabiler Betrieb der Anlage und ein funktionierendes Verfahrenskonzept nachge- wiesen werden.

Insbesondere hat sich gezeigt, dass es bei einer geringen Zugabe eines Entschäumers nur zu einer geringfügigen Bildung von Schäumen kommt, diese aber nicht stabil sind.

In einzelnen Anlagenbereichen bilden sich kleine Mengen instabiler Schäume. Diese Schäume zerfallen aber wieder, sie quellen nicht auf.

Um diese Erfahrung zu untermauern, wurde an einem Versuchstag bewusst eine spezielle Inputfraktion verarbeitet, welche bekanntermaßen besonders stark zu einer Schaumbildung führen kann: Eine trockenmechanisch gewonnene NE-Feinkornfrak- tion. Solche NE-Fraktionen führen oft bei Aufbereitern, die NE-Fraktionen aus der Schlackeaufbereitung nassmechanisch weiter verarbeiten, zu erheblicher Schaumbil- dung. In der Versuchsanlage wurde jedoch bei Verarbeitung dieser NE-Fraktion keine erhöhte Schaumbildung im Vergleich zur Ascheaufbereitung festgestellt.

Inzwischen wurden Versuche mit frischer, nicht vorgelagerter Schlacke begonnen.

Auch hierbei wurde bislang keine verstärkte Schaumbildung gegenüber vorgelagerter Asche festgestellt.

2.2. Massenstromverteilung

Die Massenstromverteilung bei der nassmechanischen Aufbereitung hängt von der zuvor in der Trockenmechanik erfolgten Aufbereitungstiefe, insbesondere von einer gegebenenfalls erfolgten Vorzerkleinerung, sowie von der Dauer der Vorlagerung ab.

Allgemeine Aussagen zur Massenstromverteilung der gesamten behandelten Asche sind deshalb nicht möglich. Für genauere Aussagen zur Massenstromverteilung einer konkreten MV-Asche sind jeweils eigene Versuche erforderlich.

Es ist jedoch möglich, Aussagen zur Massenstromverteilung in den behandelten Aschen

< 3 mm zu treffen. Dazu ist in der Tabelle 1 die Spannbreite der prozentualen Massen- stromverteilung aus mehreren Versuchen bezogen auf die Korngrößen zwischen 0 und 3 mm dargestellt.

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Der Schlammanteil < 0,25 mm unterschiedlich gelagerter und vorbehandelter Aschen variiert demnach weniger als der jeweilige Anteil der Aschen 0,25-3 mm. Die Art der Lagerung und vorherigen Aufbereitung scheint somit einen größeren Einfluss auf den Mengenstromanteil der Aschen > 0,25 mm zu haben.

Masseanteil Geschätzter Kornspektrum im < 3 mm Masseanteil bez.

auf die gesamte primäre Rostasche

% %

< 30 µm etwa 10 bis 15 etwa 3 bis 5 30 – 250 µm etwa 10 bis 15 etwa 3 bis 5 0,25 – 0,8 mm etwa 25 bis 45 etwa 8 bis 15 0,8 – 3 mm etwa 30 bis 40 etwa 10 bis 13 Tabelle 1: Massenstromverteilung im < 3 mm

2.3. Klassiereffizienz

Durch die nassmechanische Klassierung wird eine sehr gute Klassiergüte erreicht, welche erheblich höher ist als bei einer trockenmechanischen Aufbereitung. Dies gilt für alle Nassklassierschritte, sowohl für die Nasssiebung, als auch für die Aufstrom- klassierung. Im Folgenden sind dazu die Sieblinien und Bilder der verschiedenen Klassierschritte abgebildet.

Klassierung bei 3 mm

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

010 100 1.000 10.000

Korngröße µm

In der rechten Spalte von Tabelle 1 ist der jeweilige Anteil der einzelnen Schlamm- und Aschefraktionen < 3 mm auf die gesamte primäre Rostasche bezogen. Nach [2] beträgt der typische Anteil der Fraktion

< 3 mm an der gesamten primären Rost- asche etwa 32 Prozent. Mit diesem Anteil wurden die jeweiligen Werte der Fraktio- nen 0-3 mm multipliziert, dies ergibt die geschätzten Anteile in der rechten Spalte.

Dies ist ganz bewusst eine überschlägige Abschätzung, gibt aber doch Hinweise zur Größenordnung der jeweiligen Anteile.

Bild 5:

Siebkennlinie Asche 3-10 mm nach Nassklassierung

(8)

Bild 5 zeigt die Siebkennlinie einer Aschefraktion 3-10 mm, welche mittels Nasssiebung bei 3 mm aus einer Input-Aschefraktion 0-10 mm gewonnen wurde. In dieser Fraktion sind nur etwa 5 Ma.-% Unterkorn < 3 mm und nur etwa ein Prozent < 1 mm enthalten.

Dies zeigt die hohe Klassiergüte der Nasssiebung.

Bild 6: Fraktion Asche 3-10 mm nach Nassklassierung

Klassierung bei 0,8 mm

Bild 7 zeigt die Siebkennlinie einer Aschefraktion 0,8-3 mm, welche mittels Aufstrom- klassierung bei 0,8 mm aus einer nass gesiebten Input-Aschefraktion 0-3 mm gewonnen wurde. In dieser Fraktion sind nur etwa 5 Ma.-% Unterkorn < 0,8 mm und nur etwa ein Prozent < 0,3 mm enthalten. Dies zeigt die ebenfalls hohe Klassiergüte der ersten Stufe der Aufstromklassierung.

Bild 6 zeigt die Fraktion 3-10 mm, hier ist die Körnigkeit der Fraktion gut zu sehen und dadurch auch zu erkennen, dass das Haftkorn gut abgespült wurde.

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10 100 1.000 10.000

Korngröße µm

Bild 7:

Siebkennlinie Asche 0,8-3 mm nach Aufstromklassierung

(9)

Diese sehr trennscharfe Klassierung ist auch sehr hilfreich für eine nachfolgende NE-Gewinnung mittels Wirbelstromscheidung. Denn je enger das Kornspektrum bei kleinen Korngrößen, desto präziser kann eine Wirbelstromabscheidung separieren.

Bild 8 zeigt die Fraktion 0,8-3 mm. Auch hier ist die Körnigkeit und die gute Sepa- ration des Haftkorns der Fraktion gut zu erkennen.

Klassierung bei 0,25 mm Bild 9 zeigt die Siebkennlinie einer Aschefraktion 0,25-0,8 mm, welche in der zweiten Stufe der Aufstromklassierung aus der Inputfraktion 0-0,8 mm gewonnen wurde. In dieser Fraktion sind etwa 20 Ma.-% Unterkorn < 0,25 mm enthalten.

Mittels Erhöhung der Geschwindigkeit des Aufstromwassers kann der Anteil des Un- terkorns reduziert werden, was in anderen Versuchen auch erfolgt ist. Dies hat dann zur Folge, dass der Überkornanteil der Fraktion < 0,25 mm ansteigt.

Bild 8: Fraktion Asche 0,8-3 mm nach Aufstromklassierung

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10 100 1.000 10.000

Korngröße µm

Bild 9:

Siebkennlinie Asche 0,25-0,8 mm nach Aufstromklassierung

(10)

Bild 10 zeigt die Kennlinie der Aschefraktion < 0,25 mm, welche nach der Klassierung der Asche > 0,25 mm aus dem Hydrosort ausgetragen wird. Hier ist zu erkennen, dass die Feststoffe im Überlauf tatsächlich > 90 Prozent Asche der Korngröße < 0,25 mm enthalten. Die Aufstromklassierung separiert somit den Schlamm und das Haftkorn sehr effektiv aus den größeren Korngrößen.

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

010 100 1.000 10.000

Korngröße µm

Bild 10:

Siebkennlinie Asche < 0,25 mm nach Aufstromklassierung Bild 11 zeigt die Fraktion 0,25-0,8 mm.

Auch in dieser Fraktion ist die Körnigkeit und die gute Separation des Haftkorns zu erkennen.

Bild 11: Fraktion Asche 0,25-0,8 mm nach Aufstromklassierung

Klassierung bei 30 µm

Bild 12 zeigt die Siebkennlinie der Aschefraktion 30 µm-0,25 mm, welche im Hydro- zyklon separiert wurde, Bild 13 zeigt den zugehörigen Unterlauf > 30 µm. Beide Kenn- linien zeigen die trennscharfe Klassierung mittels diesem. Die Fraktion > 30 µm enthält

< 20 Prozent Unterkorn und die Fraktion < 30 µm nur etwa 10 Prozent Überkorn.

Demnach werden auch beide Schlammfraktionen wirksam voneinander getrennt.

(11)

Rückstände aus MVA Bild 12:

Siebkennlinie Asche 30 µm-0,25 mm nach Hydrozyklon

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

0 10 100 1.000 10.000

Korngröße µm 1

Bild 13:

Siebkennlinie Asche < 30 µm nach Hydrozyklon

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass alle Klassierschritte mit Nasssieb, Aufstrom- klassierer oder Hydrozyklon gute bis sehr gute Siebgüten erzielen.

Durchgang

% 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

0 10 100 1.000

Korngröße µm 1

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2.4. NE-Metall-Gewinnung

Mehrere Metallseparationsversuche bei verschiedenen Aggregatelieferanten haben eindeutig gezeigt, dass mittels Wirbelstromabscheidung nennenswerte NE-Metallanteile bereits ab einer Korngröße von 0,8 mm in guter Qualität gewonnen werden.

Bei diesen Versuchen wurden sowohl nass gesiebte Aschefraktionen > 3 mm als auch mittels Aufstromklassierung gewonnene Aschefraktionen < 3 mm behandelt.

Bei der NE-Separation aus den nass klassierten Aschen hängt der gewinnbare Metall- gehalt ab von der Aufbereitungstiefe der zuvor durchgeführten trockenmechanischen Aufbereitung sowie dem Metallgehalt im verbrannten Abfall. Deshalb variieren die Werte der NE-Ausbringung bei Aschen von verschiedenen Aufbereitern deutlich.

Die Spannbreite der Ergebnisse mehrerer Separationsversuche ist in Tabelle 2 aufge- führt. Die Bilder 14 und 15 zeigen Fotos der gewonnenen NE-Fraktionen.

Separierte NE-Fraktion, Korngröße bezogen auf die jeweilige

Korngröße

mm %

3 bis 10 etwa 1 bis 3

0,8 bis 3 etwa 0,7 bis 3

Tabelle 2:

Separierte NE-Fraktionen

Bild 14: Separierte NE-Fraktion 3-10 mm Bild 15: Separierte NE-Fraktion 0,8-3 mm Zusätzlich wurde in einigen Versuchen der Anteil an Schwermetallen in der NE-Fraktion 0,8-3 mm abgeschätzt. Dabei wurden die visuell gut unterscheidbaren Kupfer- und Messinganteile in der jeweiligen NE-Fraktion ermittelt. Deren Anteil betrug in etwa 30 Ma.-% an der NE-Fraktion 0,8-3 mm. Damit zeigt sich die Wirkung der Aufkonzentration von schweren NE-Metallen bei der Aufstromklassierung, denn üblicherweise ist der Kupfer- und Messinganteil geringer. In weiteren Untersuchungen soll die genaue Zusammensetzung der NE-Anteile vertieft ermittelt werden.

Bei einer Korngröße von < 0,8 mm ist die Wirbelstromabscheidung keine sinnvolle Separationstechnik zur Gewinnung der NE-Metalle. Die erzeugten Magnetfelder sind nicht stark genug, um die NE-Metalle so stark abzustoßen, dass sie gut separierbar sind.

(13)

Die Abwurfparabeln der NE-Metalle unterscheiden sich nur gering von denen der tauben Asche. Eine sinnvolle Einstellung des Trennscheitels zur Gewinnung vermarkt- barer NE-Fraktionen ist nicht möglich.

Erste Tastversuche haben jedoch gezeigt, dass die schweren NE-Metalle aus den Aschefraktionen 0,25-0,8 mm und 30-250 µm mittels Zentrifugen soweit aufkon- zentriert werden können, dass wirtschaftlich interessante Metallkonzentrate erzeugt werden. Im Metallkonzentrat < 250 µm finden sich außerdem bereits nennenswerte Edelmetallanteile.

2.5. Schlackequalitäten

Zu den Qualitäten der Aschen nach der Nassaufbereitung bezüglich der Schadstoffbelas- tungen können aktuell noch keine abschließenden Aussagen getroffen werden. Denn die tatsächlich in den gewonnenen Fraktionen auftretenden Schadstoffbelastungen betreffen insbesondere die löslichen Bestandteile wie Chloride und Sulfate. Und die Löslichkeit dieser Stoffe hängt ab von der tatsächlichen Aufladung des Prozesswassers mit diesen Stoffen. Die Qualität des Prozesswassers bestimmt die Qualität der Aschefraktionen.

Tabelle 3: Gegenüberstellung der Versuchswerte mit den Grenzwerten nach LAGA bzw. Ersatz- baustoffverordnung

Parameter Einheit LAGA EBV Versuchs-

HMVA-1 HMVA-2 HMVA-3 werte

TOC Masse% TS 1 0,2 bis 0,6

pH-Wert 7 bis 13 7 bis 13 7 bis 13 7 bis 13 bis 11,8 el. Leitfähigkeit µS/cm 6.000 12.500 12.500 12.500 bis 3.280

Chlorid mg/l 250 160 5.000 5.000 bis etwa 250

Sulfat mg/l 600 820 3.000 3.000 55 bis 419

Cyanid mg/l 0,02 < 0,01 bis

< 0,05 *

DOC mg/l ist

zu bestimmen 11 bis 22

Arsen µg/l ist

zu bestimmen < 1

Blei µg/l 50 < 5 bis 58

Cadmium µg/l 5 < 0,03 bis < 1

Chrom ges. µg/l 200 150 460 600 6 bis 38

Kupfer µg/l 300 110 1.000 2.000 31 bis 198

Nickel µg/l 40 < 5 bis 5

Quecksilber µg/l 1 < 0,2 bis < 1

Zink µg/l 300 < 5 bis 120

Antimon µg/l 10 60 150 6 bis 10

Molybdän µg/l 55 400 400 50 bis 99

Vanadium µg/l 55 150 200 < 3

* Alle Werte mit einem vorangestellten < sind Werte kleiner als die jeweilige Bestimmungsgrenze

(14)

Beim aktuell laufenden Langzeitversuch wurden kurz vor Fertigstellung dieses Manus- kriptes die gemäß LAGA M 20 maximal zulässigen Eluatwerte für Chloride erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt wurde die Versuchsanlage bereits viele Wochen betrieben. Um die Standzeit des Prozesswassers noch zu erhöhen, wird aktuell der Wasserkreislauf der Versuchsanlage verändert. Die weitere Versuchsdurchführung wird zeigen, wie weit diese Veränderungen die Standzeit des Prozesswassers verlängern.

Die sonstigen gemäß LAGA bzw. Ersatzbaustoffverordnung zulässigen Belastungen wurden bisher bei allen Versuchen bis auf eine einzige Ausnahme bei Blei eingehalten.

Bezüglich dieser einzelnen Überschreitung ist anzumerken, dass hier Asche analysiert wurde, bevor die NE-Metalle separiert wurden. Nach der NE-Separation wäre auch für die Bleibelastung eine Grenzwertunterschreitung zu erwarten.

In Tabelle 3 ist jeweils die Spannbreite der Messwerte dargestellt und den Grenzwerten nach LAGA und dem aktuellen Entwurfsstand der Ersatzbaustoffverordnung gegen- übergestellt.

2.6. Prozesswasser

Zum Prozesswasser können derzeit ebenfalls nur Zwischeninformationen gegeben werden, da die Versuche noch andauern und der Wasserkreislauf geändert wird.

In Tabelle 4 ist ein aktueller Zwischenstand der Prozesswasserbelastung aufgeführt.

Auffallend bei den Metallgehalten, außer bei Kupfer, ist, dass übliche Grenzwerte für die Direkteinleitung meist deutlich unterschritten werden. Die eigentliche Prozesswas- serbelastung wird also vor allem durch die Chloride und Sulfate verursacht.

In der weiteren Versuchsdurchführung wird die Prozesswasserbelastung weiter regel- mäßig untersucht, erst danach können konkretere Schlüsse gezogen werden.

Parameter Einheit Versuchswerte pH-Wert 11,8 Leitfähigkeit µS/cm 11.500

Chlorid mg/l 2.610

Sulfat mg/l 810

Arsen µg/l < 10

Blei µg/l 100

Cadmium µg/l 3,3

Chrom ges. µg/l 36

Kupfer µg/l 2.400

Nickel µg/l 96

Quecksilber µg/l < 1

Zink µg/l 710

Absetzb. Stoffe 0,5 h ml/l 1,6

Tabelle 4:

Zwischenstand der Prozess- wasserbelastung

(15)

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3. Zusammenfassung und Ausblick

Die bisherigen Versuche zur nassmechanischen Aufbereitung von Abfallverbrennungs- aschen haben bis jetzt folgende wesentlichen Erkenntnisse ergeben:

Betriebserfahrungen Das Verfahrenskonzept zur nassmechanischen Aufbereitung ist betriebssicher, die Versuchsanlage läuft über mehrere Monate stabil im Dauerbetrieb.

Insbesondere die meist bei Nassbehandlung auftretende Bildung stabiler Schäume wird verhindert. Instabile Schäume treten zwar in geringem Umfang auf, sie zerfallen wieder, sobald sie beruhigt werden.

Klassierung Die nassmechanischen Klassierschritte mittels Nasssiebung, Aufstromklassierung und Hydrozyklon erfolgen sehr effizient und trennscharf.

Insbesondere der Schlamm und das bei Schlacken typische Haftkorn werden aus allen Fraktionen > 0,25 mm Korngröße sehr gut abgetrennt. Dies gilt auch für die Korngrö- ßen > 3 mm nach der Nasssiebung.

Diese effiziente Klassierung speziell in den Korngrößen < 3 mm schafft auch eine sehr gute Basis für eine nachfolgende Separation von NE-Metallen.

NE-Metall-Gewinnung Bereits aus den Aschefraktionen ab 0,8 mm Korngröße können die NE-Metalle erfolgreich mittels Wirbelstromscheidern separiert werden.

Für die NE-Gewinnung aus den Korngrößen 30 µm bis 0,8 mm scheint nach ersten Tastversuchen Zentrifugentechnik geeignet zu sein, um vermarktbare Metallkonzen- trate zu erzeugen.

Schlackequalitäten und Prozesswasser Abschließende Aussagen zur Schlackequalität und zum Prozesswasser sind aktuell noch nicht möglich. Laufende Versuche legen speziell hierauf den Fokus.

Ausblick Die Versuchsanlage wird demnächst bei weiteren Kunden eingesetzt, damit sie vertiefende Erkenntnisse über die Nassaufbereitung ihrer eigenen Schlacke gewinnen können. So erhalten die Kunden belastbare Grundlagen, Erfahrungen und Daten für die Planung und Errichtung einer Großanlage. Es ist z.B. vereinbart, die Versuchsanlage ab Sommer in den Niederlanden zu betreiben.

Es ist beabsichtigt, vertiefende Versuche mit frischer, nicht vorgelagerter Schlacke durchzuführen. Hintergrund hierbei ist u.a. die Überlegung, ob auf die Vorlagerung komplett verzichtet, die frische Schlacke direkt nass klassiert und der Schlamm sofort abgetrennt werden kann. Wenn dies erfolgreich wäre, könnte der erhebliche Aufwand

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für den Betrieb des Vorlagers entfallen und gleichzeitig würden die Vorlagerflächen für andere Zwecke frei werden. Außerdem würde die Überkornfraktion aus der Nass- siebung deutlich besser von Haftkorn und weiteren Anhaftungen gereinigt werden, was deren weitere Aufbereitung z.B. hinsichtlich Staubverringerung und Reinheit der Fraktionen vereinfachen würde.

An der Versuchsanlage wird eine Änderung vorgenommen: Ein Rundeindicker wird statt der Container-Absetzbecken zum Separieren des Feinschlamms verwendet werden, um das Austragen des Feinschlamms zu vereinfachen.

4. Literatur

[1] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Verordnung zur Einführung einer Ersatzbaustoffverordnung, zur Neufassung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung und zur Änderung der Deponieverordnung und der Gewerbeabfall- verordnung; Referentenentwurf Stand 06.02.2017

[2] Bunge, R.: Recovery of metals from waste incinerator bottom ash, 3/2016

[3] Länderarbeitsgemeinschaft Abfall, LAGA Merkblatt M20: Anforderungen an die stoffliche Ver- wertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen – Technische Regeln

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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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