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Aufbereitung der Feinstfraktion von MVA-Schlacken

Nasses Verfahren für nasse Schlacke

Quelle: ©iStock.com/BanksPhotos

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In der Schlackenfraktion < 2 mm stecken noch jede Menge werthaltige Metalle. Experten haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die schweren Nichteisen- und Edelmetalle isoliert und gezielt abgetrennt werden können.

Die Feinfraktion von Hausmüllverbrennungsschlacken ist ein lohnendes Ziel. In dieser Fraktion mit Korngrüßen von 0 bis 2 Millimetern befinden sich erhebliche Mengen werthaltiger Nichteisen- und Edelmetalle. Diese stammen unter anderem aus der Verwertung von Shredderleichtfraktionen in thermischen Prozessen. Reste von Elektronikschrott, die mit dem Hausmüll in die Verbrennungsanlagen geraten, tragen ebenfalls dazu bei. „Außer Kupferlitzen finden sich insbesondere Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin und Palladium in den feinsten Partikeln der Schlacke wieder, oft angelagert als Beschichtung ehemaliger elektronischer Bauteile, Steckverbindungen oder Kontakte, wie auch elementar, in kleinsten Partikeln“, sagt Christian Fuchs, stellvertretender Geschäftsführer des Herstellers von Rauchgasreinigungs- und Rauchgasentschwefelungsanlagen LAB.

Aus 100.000 Tonnen Feinstfraktion von Hausmüllverbrennungsschlacken der Körnung 0 bis 2 Millimeter können demnach folgende Sekundärrohstoffe zurückgewonnen werden:

• Gold: 25 bis 40 kg

• Silber: 550 bis 620 kg

• Kupfer: 140 bis 180 t

• Zink: 120 bis 200 t

• daneben noch u.a. Palladium, Platin, Chrom, Nickel, Molybdän

Allerdings ist es nicht so einfach, das in dieser Fraktion steckende Potenzial zu erschließen. Selbst den modernen und leistungsfähigen Nichteisenscheidern sind hier physikalische Grenzen gesetzt. „Unter optimalen Bedingungen, insbesondere bei trockenen Schlacken, können diese Geräte Nichteisenmetalle bis zu 1 Millimeter Korngröße separieren. Diese günstigen Bedingungen sind bei konventionellen Schlackenaufbereitungsanlagen jedoch nicht vorhanden, wodurch das Potenzial an Nichteisen- und Edelmetallen nur bedingt ausgeschöpft werden kann“, erklärte Fuchs auf einer Fachkonferenz über mineralische Nebenprodukte und Abfälle, die im Juni in Berlin stattfand.

Mehr Erfolg verspricht die sensorgestützte Sortierung. „Diese ist geeignet, alle metallischen Anteile gezielt aus dem Massenstrom zu separieren – auch solche, die mit Schlacke behaftet oder gar ummantelt sind.“ Durch die rechnergesteuerte Sensorik und nachgeschaltete Pneumatik können auch sortenreine Edelstahlfraktionen mit Sortiermaschinen aus der Schlacke ab einer Korngröße von etwa 5 Millimetern zurückgewonnen werden.

Rückgewinnung von NE- und Edelmetallen beim nassen Austrag

LAB Geodur hat einen anderen Ansatz gewählt. „Weltweit überwiegen nasse Verfahren. Nur in Ausnahmefällen wird Hausmüllverbrennungsschlacke trocken aus dem Verbrennungsraum ausgetragen. Daher lag es nah, für nasse Schlacke ein nasses Verfahren zur Rückgewinnung der Nichteisen- und Edelmetalle aus der Feinstfraktion der Schlacke zu entwickeln“, erzählt Fuchs. Das Verfahren zur Extraktion von schweren NE-Metallen wie Kupfer und Edelmetallen, die naturgemäß hohe spezifische Dichten aufweisen, basiert auf einer gravimetrischen Sortierung der Fraktion 0 bis 2 Millimeter bei einer Dichte von etwa + 4,5 g/cm3. Um diese Metalle aus der Feinstfraktion effektiv zu gewinnen, müssen die Schlacken innerhalb von 36 Stunden nach dem Austrag aus dem Nassentschlacker behandelt werden. „Sonst setzen puzzolanische Reaktionen, also hydraulische Abbindeprozesse ein, wodurch Metallpartikel in Kristallgitterstrukturen eingebunden, und damit nicht mehr rückgewinnbar sind.“

Damit möglichst alle Partikel der Feinstfraktion aufbereitet werden können, wird die gesamte Schlacke im Körnungsbereich 0 bis 100 Millimeter einer Nassfraktionierung unterzogen. Hierbei werden sämtliche Teilchen, die größer als 2 Millimeter sind, von den kleineren Partikeln getrennt. Die Schlacke mit einer Korngröße von mehr als 2 Millimeter werde ganz konventionell entwässert und könne unverzüglich der üblichen Aufbereitungstechnik für Schlacken zugeführt, fraktioniert und entmetallisiert werden. Das habe mehrere Vorteile, so Fuchs. Einer davon ist, dass aufgrund der fehlenden hydraulischen Bindungseigenschaften der Schlacke die rückgewonnenen Metalle in wesentlich besserer Qualität vorliegen. Auch weise die aufbereitete Schlacke signifikant bessere chemisch-physikalische Eigenschaften auf.

Die Feinstfraktion, die kleiner als 2 Millimeter ist, wird als Suspension dem anschließenden Aufbereitungsverfahren zugeführt. Der Aufbereitungsprozess läuft folgendermaßen ab: Die Fraktion wird zunächst entschlämmt, der Anteil kleiner 35 μm abgetrennt und entwässert. Danach wird ein Teil der magnetischen Bestandteile der verbliebenen Feinstfraktion mit einer Körnung von 0,035 bis 2 mm als verwertbares Metallkonzentrat abgetrennt und abgeführt. Das restliche Material durchläuft eine modifizierte, zweistufige Maschineneinheit. Hier wird mittels gravimetrischer Sortierung der Anteil mit einer Dichte von größer 4,5 g/cm3 gezielt isoliert und als Konzentrat der Stufe eins und zwei getrennt separiert und abgeführt werden kann.

Das Rückgewinnungspotenzial von schweren Nichteisen- und Edelmetallen als Konzentrat aus der Schlackenfraktion 0 bis 2 Millimeter beziffert Fuchs auf 0,3 bis 0,6 Prozent – bezogen auf die gesamte aufzubereitende Schlacke der Körnung 0 bis 100 Millimeter. Zurück bleibt ein restlicher Teil der Feinstfraktion als Leichtgut. „Dieses besteht überwiegend aus mineralischen Bestandteilen mit einer Dichte von kleiner 4,5 g/cm3 sowie den Aluminiummetallen mit einer Dichte von kleiner 3,0 g/cm3“, sagt Fuchs. Diese Fraktion werde entwässert und aus dem System ausgeschleust.

Bestehende Aufbereitungsanlagen für Hausmüllverbrennungsschlacken können laut Firmenangaben ohne größere Umstände mit diesem Extraktionsverfahren nachgerüstet werden. Das gesamte System sei modular ausgelegt, benötige wenig Fläche und werde vollautomatisch betrieben. Für unterschiedliche Anlagenstandorte seien angepasste Anlagengrößen für Durchsätze von 20 bis 50 Tonnen pro Stunde verfügbar.

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