Das Umweltbundesamt hat den Abschlussbericht zum Ufoplan-Vorhaben „Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen“ vorgelegt und zeigt Vor-und Nachteile der Verfahren.
Alle Müllverbrennungsanlagen in Deutschland verfügen über nassbetriebene Austragssysteme für Schlacken. Die Befeuchtung der Schlacke schreckt nicht nur das Material ab, sondern verhindert auch Staubentwicklung und ungewollten Lufteintritt in den Feuerraum. Zudem löst das Wasser verschiedene chemische Reaktionen in der Schlackenmasse aus, die zunächst zwischen zwei und acht Wochen zwischengelagert wird. Großtechnische Trocken-Austragssysteme hingegen sind lediglich in vier Schweizer Anlagen in Betrieb. Da aufgrund der dortigen Gesetzgebung die Mineralik der Schlacken nicht verwertet werden darf, dient die Aufbereitung ausschließlich der Rückgewinnung von Metallen.
Üblicherweise gilt aber die Aufbereitung von Rostaschen der Abscheidung von Eisen- sowie Nichteisen-Metallen und der Produktion einer mineralischen Fraktion. Doch die heutigen Aufbereitungsverfahren können die Metalle aus den Reststoffen der Abfallverbrennung nur unvollständig zurückgewinnen. Durch den nassen Austrag korrodieren die Metallfraktionen, wodurch ein Teil des Materials entwertet wird; außerdem verbinden sich die mineralischen Bestandteile der Schlacke, was ihren späteren Aufschluss erschwert. Dies führt dazu, dass Metalle nur teilweise und unter Qualitätseinbußen rückgewonnen werden können und andererseits ein Baustoff entsteht, dessen Beschaffenheit eine hochwertige Verwertung zunehmend schwieriger macht. Gibt es dazu Alternativen?
Technisches Niveau erreicht
Das Umweltbundesamt hat jetzt den Abschlussbericht zum Ufoplan-Vorhaben „Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen“ vorgelegt. Kern des Projekts war die Untersuchung zweier aufbereiteter Schlackeproben im Nass- und Trockenverfahren, die im MHKW Mainz an derselben Verbrennungslinie entnommen wurden. Die Ergebnisse zeigen, inwieweit die trockenmechanische Aufbereitung von (nass ausgetragenen) Schlacken ein technisches Niveau erreicht hat, das Rückgewinnungsquoten für Fe- und NE-Metalle sowie mineralische Materialien nach dem aktuellen Stand der Technik erzielen und damit eine Alternative zu nassbetriebenen Austragssystemen bieten kann.
Unterschiedliche Massen- und Mineralikanteile
In Massenverteilung von Nass- und Trockenschlacke liegt der größte Anteil bei beiden Fraktionen im Kornbereich von zehn bis 30 Millimetern. Er beläuft sich bei Trockenschlacke auf 38, bei der Nass-Schlacke auf 34 Massenprozent. Nass-Schlacke weist einen höheren Anteil bei Korngrößen bis zehn Millimeter auf, während Trockenschlacke in den Kornfraktionen größer zehn Millimeter höhere Massenanteile verzeichnet.
Der Anteil an Fe- und NE-Vorkonzentraten, die verwertbar wären, liegt bei beiden Verfahren im Bereich von fünf beziehungsweise 15 Prozent. Für Fe-Verbunde ergibt die Masseausbringung des Trockenverfahrens zwar das Dreifache der Nassbehandlung, jedoch werden diese Materialien als nicht vermarktbar angesehen. Der Mineralikanteil beläuft sich auf 67 Massenprozent beim Trockenverfahren und auf 85 Massenprozent beim Nassverfahren. Diese Unterschiede sind daraus erklärlich, dass bei der Nassentschlackung die heißen Agglomerate durch das Wasserbad aufbrechen. Bei der Trockenentschlackung hingegen enthalten die weniger aufgebrochenen Agglomerate mehr Fe-Einschlüsse, wodurch der Fe-Verbund-Anteil höher und der verwertbare Mineralik-Anteil geringer ausfällt.
Deutliche Qualitätsunterschiede
[1]Foto: Steinert Elektromagnetbau GmbH
Hinsichtlich Wertstoffausbringung erreichen beide Entschlackungsverfahren einen hohen Fe-Anteil in der verwertbaren Fraktion der Fe-Vorkonzentrate. Hingegen erweist sich die Ausbringung von freiliegenden Nichteisenmetallen als erheblich verlustreicher, insbesondere durch Nichterfassung des Wirbelstromscheiders und Fehlleitung in die Mineralikfraktion. Die Trockenschlacke der Kornklasse vier bis zehn Millimeter ist mit rund 82 Massenprozent Fehleintragung in die Mineralikfraktion davon besonders betroffen. Bei den beiden größeren Kornfraktionen werden deutlich höhere Ausbeuten im NE-Vorkonzentrat erzielt: bei der Nass-Schlacke 50 beziehungsweise 65 Massenprozent, bei der Trockenschlacke 75 beziehungsweise 82 Massenprozent. Wird die Wertstoffausbringung von vermarktbaren freien Fe- und NE-Metallen der Kornfraktionen von vier bis 80 Millimeter kumuliert, liegt für Fe-Schrott die Trockenausbringung mit 80 Prozent fast gleichauf mit der Nassausbringung mit 83 Prozent (korrigiert 75 Prozent). Hingegen liegt sie bei NE-Schrott mit 68 Prozent deutlich über der Nassausbringung mit 54 Prozent (korrigiert 41 Prozent).
Hinzu kommt, dass Produkte aus der Nassentschlackung eine sichtlich geringere Qualität als jene aus der Trockenentschlackung aufweisen, was auf die Korrosionsvorgänge bei der nass ausgetragenen Eisenfraktion sowie die mineralischen Anhaftungen an Fe- wie auch NE-Metallprodukten rückzuführen ist. Um bessere Metallqualitäten aus der Nassentschlackung zu erarbeiten, können Anhaftungen durch Einsatz einer Prallmühle selektiv nachzerkleinert werden, was aber wiederum zu einem erheblichen Masseverlust des NE-Vorkonzentrats führen wird. Und das Trockenverfahren ließe sich optimieren, indem die Agglomerate zur Freilegung der darin eingeschlossenen Metalle vorzerkleinert werden.
Kein Verfahren per se erfolgversprechender
Auch die mineralischen Eigenschaften für die untersuchten Schlackenfraktionen kleiner 32 Millimeter unterscheiden sich. Die Trockenschlacke kann bei den materialspezifischen Anforderungen – Wasseraufnahmefähigkeit, Kornfestigkeit, Widerstand gegen Frostbeanspruchung und stärkerer Verfeinerung – gegenüber der nass behandelten Schlacke punkten. Vorteile für die Nass-Schlacke bieten sich bei gemischspezifischen Anforderungen wie Frosthebung und Raumbeständigkeit. Bei Tragfähigkeit und Wasserdurchlässigkeit liegen beide Schlacken gleichauf.
Die Ergebnisse lassen keineswegs den Schluss zu, dass eines der Verfahren per se erfolgversprechender als das andere ist. Vielmehr sind bei der Aufbereitung von nass und trocken ausgetragenen Schlacken unterschiedliche Konzepte und Maschineneinstellungen zur Wertstoffrückgewinnung anzuwenden – je nach Korngrößenverteilungen und im Hinblick auf mineralische Anhaftungen an der Nass-Schlacke und erhöhten Agglomeratanteil in der Trockenschlacke.
Insgesamt kommt der Abschlussbericht zu dem Urteil: „Obwohl die in Deutschland üblichen Kombinationen aus nasser Entaschung und anschließender mechanischer Aufbereitung nach dem Stand der Technik bereits zu guten Ergebnissen bezüglich der Metallrückgewinnung führen, kann die trockene Entschlackung die Qualität und das Ausbringen der Metallprodukte erhöhen. Eine nachgeschaltete Alterung der metallentfrachteten Mineralikfraktionen erlaubt auch deren weitere (bautechnische) Verwertung.“ Der vollständige Bericht kann unter https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2018-11-27_texte_99-2018_ressourcenschonende-kreislaufwirtschaft_1.pdf [2] heruntergeladen werden.
Foto: Harald Heinritz / abfallbild.de
(EU-Recycling 02/2019, Seite 14)
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