Recyclingpotenziale bei Rückständen aus der Müllverbrennung

Ein Projekt der Universität Duisburg Essen unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Deike

 

Eisen und NE-Metalle aus MV-Schlacken abzutrennen ist bereits heute schon Stand der Technik. Vor dem Hintergrund der Steigerung der Ressourceneffizienz von teuren Industriemetallen, die unter anderem auch in der Elektronikindustrie verwendet werden, stellt sich aktuell allerdings die Frage, welche zusätzlichen Recyclingpotenziale bei der Verwertung von Metallen aus MV-Schlacken zukünftig unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch zu entwickeln sind.
Im Rahmen der hier vorliegenden Untersuchung wurden Proben aus Fein (0-12 mm)- und Grobschlacke (12-32 mm) einer frischen MV-Schlacke entnommen. Diese frische MV-Schlacke wurde mit einer konventionellen und industriell üblicherweise genutzten Technologie aufbereitet und entstammte drei Müllverbrennungsanlagen, die dem durchschnittlichen Stand der Technik entsprechen und in einer Größenordnung von 540.000 t/a im Mittel ca. 79% Haus- und 21% Gewerbemüll verbrennen. Die frischen MV-Schlackeproben wurden ohne weitere Brech- oder Mahloperationen gesiebt und in den verschiedenen Korngrößenklassen chemisch und z.T. metallographisch untersucht.

Eisen und NE-Metalle aus MV-Schlacken abzutrennen ist bereits heute schon Stand der Technik. Vor dem Hintergrund der Steigerung der Ressourceneffizienz von teuren Industriemetallen, die unter anderem auch in der Elektronikindustrie verwendet werden, stellt sich aktuell allerdings die Frage, welche zusätzlichen Recyclingpotenziale bei der Verwertung von Metallen aus MV-Schlacken zukünftig unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch zu entwickeln sind.Im Rahmen der hier vorliegenden Untersuchung wurden Proben aus Fein (0-12 mm)- und Grobschlacke (12-32 mm) einer frischen MV-Schlacke entnommen. Diese frische MV-Schlacke wurde mit einer konventionellen und industriell üblicherweise genutzten Technologie aufbereitet und entstammte drei Müllverbrennungsanlagen, die dem durchschnittlichen Stand der Technik entsprechen und in einer Größenordnung von 540.000 t/a im Mittel ca. 79% Haus- und 21% Gewerbemüll verbrennen. Die frischen MV-Schlackeproben wurden ohne weitere Brech- oder Mahloperationen gesiebt und in den verschiedenen Korngrößenklassen chemisch und z.T. metallographisch untersucht.

Im Detail wurde die Korngrößenfraktion < 2 mm untersucht, da dieser Fraktion im Hinblick auf die Metallgewinnung üblicherweise kein größerer Wert beigemessen wird. Auf diese Korngrößenfraktion entfallen ca. 25% der gesamten Menge an trockener Schlacke. In dieser Fraktion sind größere Mengen einer magnetischen Fraktion (ca. 50%) enthalten, die im Wesentlichen aus Magnetit (Fe3O4) besteht, der aber mit anderen mineralischen Fraktionen mehr oder weniger stark versintert ist.

In zukünftigen Arbeiten muss die Frage geklärt werden, in wie weit und mit welcher Reinheit die magnetische Fraktion in Produktionsanlagen abgetrennt werden kann. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen kann sehr wahrscheinlich davon ausgegangen werden, dass in der restlichen Fraktion < 2 mm Kupfergehalte in einer Größenordnung von 0,3 – 0,4% erwartet werden können. Damit würde diese Fraktion der MV-Schlacke hinsichtlich des Kupfergehaltes ein Niveau aufweisen, das dem armer Kupfererze entsprechen würde.

Des Weiteren gilt es zu klären, in wie weit theoretisch bestehende Recyclingpotenziale tatsächlich wirtschaftlich realisiert werden können und welches die wesentlichen Einflussgrößen (z.B. sich verändernde Metallpreise oder variierende Schlackenzusammensetzungen in Abhängigkeit von den Aufbereitungsanlagen usw.) auf die Wirtschaftlichkeit solcher Prozesse sind. So ist z.B. bei Gehalten an Seltenen Erden in einer MV-Schlacke in der Größenordnung von 20 -100 ppm nach derzeitigem Kenntnistand eine wirtschaftliche Rückgewinnung nicht zu erwarten.

Sollte diese hier skizzierte Form des Recyclings der Metalle (Eisen, Kupfer usw.) aus den kleinen Fraktionen der MV-Schlacke wirtschaftlich möglich sein, wäre mit dieser Abtrennung sehr wahrscheinlich der zweite Effekt verbunden, dass die Metallgehalte in der verbleibenden mineralischen Fraktion, die im Rahmen von Deponie- und Straßenbaumaßnahmen verwertet wird, geringer wären, so dass unter Umständen eine qualitative Aufwertung der mineralischen Fraktion erreicht werden kann.

Zur Bewertung der Recyclingpotenziale von Metallen aus MV-Schlacken ist im Rahmen der vorliegenden Untersuchung ein Bilanzierungsmodell erstellt worden, mit dem die Metallströme in einer Müllverbrennungsanlage und im Verlauf der Aufbereitung der Schlacke erfasst werden können. Mit Hilfe dieses Modells wird gezeigt, dass bereits heute aus MV-Schlacken recycelte Metallmengen aus Eisen und NE-Metall, in Relation zum Metalleintrag über den Müll-Input, einer Ist-Metall-Recycling-Quote von 92,3% entsprechen.

So sind z.B. Stahlschrotte, die auf diese Art und Weise in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden, klassifizierte Recyclingprodukte (Schrottsortenliste Nr. 46), die am Markt entsprechend den Unterteilungen in Fein-, Mittel- und Grobschrott mit Preisabschlägen in der Größenordnung von 60-30% zur Sorte 2 (Referenzsorte in Deutschland) gehandelt werden, wobei hier allerdings auch durchaus lokale Unterschiede bestehen können. In gleicher Weise gibt es einen etablierten Markt für Elektromotoren, die aufgrund ihrer Kupfergehalte aus der Müllverbrennung in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können.

Sollten die oben skizzierten Potenziale, zusätzlich zu den schon bestehenden Verfahren, wirtschaftlich realisiert werden können, so ist bei einer konservativen Abschätzung eine potenzielle Recyclingquote von > 100 % in der Zukunft durchaus möglich. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass über die Schlacke, die das Ergebnis eines Aufkonzentrationsprozesses im Verlauf der Müllverbrennung ist, auch Metalle potenziell zurückgewonnen werden können, die in sehr fein verteilter Form vorliegen und nicht im Rahmen von Sortierungen detektiert werden können.

Abschlussbericht [PDF]

 

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