Kein Buch mit sieben Siegeln

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1 Kein Buch mit sieben Siegeln Produktionsprozesse bei der Affi Die Norddeutsche Affinerie nennt sich "Metallhütte und Chemische Betriebe", Dahinter steckt eine riesige Menge von Produktionsprozessen. die in diesem Abschnitt, soweit es geht, beschrieben werden sollen. "Soweit es geht" soll heißen: Wirwissen natürlich nicht jede Einzelheit vom Produktions-Netzwerk der Affi. Daher läßt sich im Text ab und zu ein "wahrscheinlich" nicht vermeiden, wenn auf bestimmte Aussagen nur aus der Kenntnis der generellen Hüttentechnik geschlossen werden konnte. Was wir wissen, reicht aber allemal aus, die ökologische Gefährdung, die von diesem Werk ausgeht, auf der Basis der Produktion verstehen zu können und darüberhinaus zumindest einige Hinweise zu geben, wo man neben schon bekannten Emissionsqueiien noch weiter bohren mübte. Ein Oberblick über die Palette der von der Affi verkauften Produkte ist in Tab.1 zu sehen. Die WühIarbeit durch den Produktionsprozess soll folgendermaßen ablaufen: Zunächst wird ein Überblick über typische Prozesse bei der Affi gegeben, wobei gleich schon mal einige hüttentechnische Begriffe erläutert werden. Dann folgt der umfangreichste Teil, in dem die einzelnen Prozesse erläutert werden (von der Chemie her nur soweit, wie es zum Verständnis der ökologischen Folgen nötig ist), wobei auch mögliche Emissionen und - zum Teil - technische Alternativen betrachtet wer- den. Im dritten Teil wird das alles zusammenhssend auf die Affi angewendet: Welche Prozesse laufen dort heute oder liefen früher in welchen Anlagen? Was ist wo auf dem Gelände? Mit welchen Emissionen ist bei welcher Anlage zu rechnen? A. Oberblick Das Hauptarbeitsgebiet der Affi ist die Gewinnung von Kupfer aus Erzen. Diese Erze werden zum großen Teil über den Müggenburger Kanal zum Werksgelände transportiert und dort umgeschlagen, gelagert und gemischt. Bei der Gewinnung des reinen Kupfers wird eine Vielzahl von Begieitstoffen (ökologisch wichtig sind vor allem der Schwefel und die Schwermetalle) abgetrennt. Diese Begleitstoffe werden entweder gezielt weiterverarbeitet, z.b. zu verkaufsfähigem Blei oder Schwefelsäure, oder sie werden deponiert. Oder sie gelangen - zumindest zum ~ei1'- in die Schlacke, in die Luft oder ins Abwasser. Um aus Erzen Metall zu gewinnen, gibt es prinzipiell zwei Wege. pyrometallurgische Verfahren hydrometaliurgische Verfahren. Pyrometallurgische Verfahren arbeiten mit festen oder geschmolzenen Materialien; hydro-(naß-)metallurgische Verfahren arbeiten mit wäßrigen, meist schwefelsauren Losungen. Die Vorteile der naßmetallurgischen Verfahren sind: Eine starke Verminderung der Luftemissionen - allerdings verbunden mit der Gefahr von erhöhten Emissionen übers Abwasser - und die Möglichkeit, auch kompliziert zusammengesetzte Erze zu verarbeiten. Dennoch werden im allgemeinen die pyro-(schmelz-)metallurgischen Verfahren angewendet, da die Prozesse wesentlich wirtschaftlicher sind. Wenn hier und im folgenden von "wirtschaftlich" ohne weitere Kommentierung die Rede ist, ist immer der betriebswirtschaftliche Standpunkt des der Dividende verpflichteten Hüttenmanagers gemeint. Hydrometallurgische Verfahren werden von der Affi seit einiger Zeit für bestimmte Zwischenprodukte in der "naßmetallurgischen Anlage" (NMA) angewendet. Der typische Weg eines Erzes in einer Kupferhütte ist: Rosten Dabei wird ein Teil des Schwefels mit Luft in Schwefeldioxid überführt und entfernt, um das Erz vorzubereiten auf das

2 Pr otlukt Kupfer : Schwebeschme lz oferi Altme tallverarbeitunr~ Schacht Of en r5o 060 (~onzentrat ) : 175 OUO (kohkupfer) (Pohkupfer)? andere lietalle: Ule i \Vjsrnut Ilischz j nn Silber Gold Platin Pa 1 lad ium lletalle in form von Verbindunjen: Antimori: Iddtriumantimonat - IJlei : ljleiacetdt Kupfer : Kupferoxych lorid Kupferoxydulkupfersulfdt (Vitriol) Nickel: i4ickelsulfat Zink: Tab.1: Von der Affi zum Verkauf angebotene Produkte Dle Ubersicht beruht auf Angaben einer Affi-Broschüre2 und umfaßt sicher nicht alle verkauften Produkte (Beispiel: Cadmium-Indium-angereicherter Flugstaub). ' NA, 1978 Zinkoxid weitere Produkte : Schwef e lsaure Schlacken Pf lanzenschutzmittel

3 Schmelzen Das teilweise geröstete Erz wird geschmolzen (Erzflammofen, Schwebeschmelzofen, Schachtofen), um eine Auftrennung der Bestandteile in Abgas mit Schwefeldioxid und Flugstaub, Schlacke mit "wertlosen" Bestandteilen wie Eisen, Leichtmetallen und Silikat und schließlich das gewünschte Hauptprodukt, den "Kupferstein" zu erzielen. Ausgehend vom Kupferstein wird das Kupfer weiter angereichert durch das Verblasen von restlichem Schwefel als Schwefeldioxid im Konverter. Zurück bleibt das Rohkupfer, das weiter aufgereinigt wird durch Raffinieren wieder ein Schmelzprozess (Anodenöfen), der das Kupfer auf die letzte Reinigungsstufe, die Elektrolyse, vorbereitet. Anschließend wird bei der Affi das "Elektrolytkupfer" noch in bestimmte Formate gegossen, z.b. in der Stranggufianlage. Teile der Kupferproduktion werden zu Metallpulver (Pulveranlage) verarbeitet. Außer den Erzen dient bei. der Affi auch Altmetall (Schrott) als Rohstoff. Die Altmetalle, die neben Kupfermeist noch andere Metalle enthalten, werden verschmolzen, wobei die anderen Metalle (meist im Flugstaub) abgetrennt und weiter aufgereinigt werden. Beteiligte Betriebe sind hier im wesentlichen die Altmetallkonverter und die Mischzinnhütte. Bei jedem der genannten Erz- oder Schrott-Verarbeitenden Prozesse werden bestimmte, unerwünschte "Nebenbestandteile" entfernt, die bei der Affi zum groflen eil in weiteren Anlagen weitewerarbeitet werden. Wichtig sind hier die Gewinnung von Bleiund Wismut in der Harric-Anlage und der Bleielektrolyse die Gewinnung von Nickel und Nikkelsulfat in den Chemischen Betrieben von Selen und Tellur bzw. ihren Oxiden in der Selenanlage und die Gewinnung von Edelmetallen in der Treib- und der Edelhütte. Weiterhin werden in den Chemischen Betrieben vor allem bestimmte Kupferverbindungen (naßchemisch) hergestellt. Schlacken werden in der Brecheranlage oder in der Schlackengranulation zum Verkauf vorbereitet. Zuletzt so11 noch das Abgas erwähnt werden, das auch "Nebenbestandteile" enthält; nämlich erstens Flugstäube, die hauptsächlich aus Schwermetallverbindungen bestehen und - soweit durch Filter aufgefangen - wieder in den Hüttenprozess eingesetzt, zum Teil auch deponiert werden und zweitens Schwefeldioxid. Sofern das Abgas genügend Schwefeldioxid für eine wirtschaftliche Verarbeitung enthält, wird es in die Kontaktanlage zur Schwefelsäureproduktion geleitet. Die genannten Betriebe sind in der Ahb. 10 zrisarnmengefzßt. B. Produktionsprozesse Und nun mit viel Mut und Ausdauer zu den Produktionsprozessen, um das, was sich auf diesem Gelände abspielt, besser verstehen zu können. 1. Erzumschlag Das im Bergbau gewonnene Erzt ist nicht mehr der typische Ausgangsstofi fur die Kupferproduktion, da es heute fast nur noch relativ kupferarme Erze gibt, die vorher konzentriert werden mussen. Das geschieht - meist am Gewinnungsort - durch "Flotation". Auf diesen Prozess soll hier nicht eingegangen werden. Wichtig ist aber, daß das dabei entstehende "Erzkonzentrat" sehr feinkörnig ist und der Durchmesser der Teilchen nur 0,01 bis 0,25mm beträgt. Neben der großen Staubbelastung am Gewinnungsort ist bei der Flotation und auch beim Erzumschlag, bei der Lagerung und beim Transport auf dem Hüttengelände mit Emissionen zu rechnen. Zwar beträgt der Feuchtigkeitsgehalt bei Anlieferung der Konzentrate 8-1 O0/0, man muß aber dennoch bei Umschlag und Transport mit Verstaubungen rechnen; zudem kann natürlich beim offenem Lagern Erz durch Niederschläge ausgewaschen werden. Die heute geförderten Kupfererze bestehen im allgemeinen aus Sulfiden: Verbindungen der Metalle (hauptsächlich

4 Vprl adebrucke 13 Harr, s-anlage 1 Al trnetall konverter 14 Hauptlabor 28 Schlackenbrechanlage 2 Anodenöfen Werk Ost 15 Kaltaktanlage Werk S J ~ 29 Sch1acken~ranu'at;on 3 Annodenschachtofen Werk Nord 16 Kcnveiter Werk Nord 30 Schwebescbmelzofen m-t Elektroo'ei 4 ß1eiace:atanlage zur Schlackenentkupferulg und -rcckenofen 17 Kinverter Werk Ost 5 Bleielektrolyse iwahr,scqeinlich 31 Schwefelsi~retanks hier auch Nick~lelektrol~se) IR Kupferoxychlsrida~lage 32 Selenvert 1 uchti gungsanl age (SVAI 6 Bnkettier- und Pell~tieranlage 19 Kupferoxydul anlage 33 StrangguRanlagc 7 Chemische Betriebe 70 l agerhalle Werk Ort 34 Ireibhutte 8 Coppelkortaktanlage Werk Ost 21 Meta1 lvulveranl age 35 Verwalt~ngsgebadde 9 Urahtanlage 22 Mischzilnhutte 36 Vitiolhutte (Kupfersulfat) 10 EdelhUtte 23. Naßmetal lurgische Anlage!NMA) lwahrbc).ei~l:cli hier auch Nickelsulfat->rod.) 11 Elektrolyse 24 Neutral isationsanlage 37 Werkstatte? 11 Elektro?yse 25 Rösthutte Nord 12 Flarnmenzykionreaktor 26 Rösthutte Süd (abgerissen) (fruher Erzflanrnofen~ 27 Schachtöfen Abb. 10: Obersicbtsplan des Betriebsgeländec {Grundriß nach AffiZ). Für die aktuelle Gultigkeit übernehmen wir keine Gewähr: der Buddeldrang der Affi kennt keinegrenzen - da ist ein Plan oft schon veraltet, wenn er aus der Druckerei kommt.

5 Kupfer und Eisen) mit Schwefel. Voraussetzung für den auf das Rösten folgenden Schritt, das Schmelzen, ist, daß das Konzentrat nicht zuviel Schwefel enthält. Die Grenze ist etwa ein Schwefel/ Kupfer-Verhältnis von 1 : 1 Ist mehr Schwefel im Konzentrat (und das ist fast immer der Fall), rnuß der Überschuh durch npartielles Rösten" entfernt werden. Das geschieht in einem Ofen bei "~. Der Teil des Schwefels, der entfernt werden soll, wird durch Zugeführten ~uftsauerstoff in Schwefeldioxid überführt und geht ins Abgas. Ebenfalls im Abgas sind große Mengen Flugstaub (ca. 3-6% der eingesetzten Konzentratmenge). Der Flugstaub enthält zum einen Teile des Ausgangsstoffes, also des Konzentrates (feingemahlen!), die aufgewirbelt werden. Zum anderen werden einige Metalle des Erzes durch den Luftsauerstoff oxidiert und gehen als Oxide in den Flugstaub. Zum Thema Schwefeldioxid und Flugstaub (die sehr häufig bei den pyrometallurgischen Prozessen anfallen): siehe Kasten auf Seite 24. Daraus geht hervor, daß für eine Weiterverarbeitung des Schwefeldioxids (SO,) dessen Gehalt im Abgas wichtig ist: Unter 3,5% wird es unwirtschaftlich. Das ist hier aber nicht der Fall, da die Röstgase 5-10% SO2 enthalten. Aus dem Flugstaub sind bestimmte Schwermetalle schwer zu herausfiltern und ein wirtschaftl~cher Zwang zur weitgehenden Rückhaltung besteht nur, wenn die Abgase in die Kontaktanlage sollen (s. Kasten). Als Öfen werden hauptsächtich Etagenröstöfen oder (seit den 60er jahren bevorzugt) Wirbelschichtröstöfen eingesetzt. Die letzteren sind wirtschaftlicher, bezüglich der Emissionen aber nicht besser. in der Rösthütte Nord der Affi stehen Etagenröstöfen Schmelzen Das vorgeröstete Erz wird noch heiß zum Schmelzofen transportiert und dort zusammen mit dem "Zuschlag" eingesetzt und verschmolzen. Die Zuschläge bestehen aus Kalk und/oder Sand. Sie haben den Sinn, in derschmelze bestimmte Begleitmetalle des Kupfers (vor allem Leichtmetalle und ein Teil des Eisens) sowie Sauerstoff zu binden und - noch im geschmolzenem Zustand - abzutrennen. Der abgetrennte Teil ist die "Schlacke". Übrig bleibt als Schmelze der "Kupferstein", eine Verbindung aus Kupfer, Eisen und Schwefel in einem bestimmten Verhältnis, der für den Einsatz im Konverter geeignet ist. Die begleitenden Schwermetalle verteilen sich auf Schlakke, Kupferstein und Flugstaub, aber keineswegs fein säuberlich (Metall A hierhin, Metall B dorthin), sondern überlappend. Man erhält immer nur eine Anreicherung. Die Verteilung der Begleitmetaile beim ganzen Prozess ist in Abschnitt B.VIII. beschrieben. Beim konventionellen Schmelzverfahren unterscheidet man zwei Ofentypen, die beide bei der Affi eingesetzt wurden oder werden: Der Schachtofen ist nur für grobes, "stückiges" Material geeignet und wird deshalb für das Schmelzen von feingemahlenen Konzentraten, die erst geprebt werden müßten, kaum noch gebraucht, obwohi er produktiver und thermisch effizienter, also wirtschaftlicher ist als der Erzflammofen.,Dieser ist aufgrund einer anderen Bauund Funktionsweise besser für feinkörniges Material geeignet. Bei beiden Ofentypen fallen große Mengen an Abgas an, das wieder SO, und Flugstaub enthält. Problematisch ist beim Schmelzen in konventionellen Ofen die im Vergleich z.b. zum Rösten geringere SO, - Konzentration von 0,5-2%, die für den wfrtschaftlich denkenden Unternehmer für die Schwefelsäureproduktion zu gering ist (s. Kasten S. 24 ). Ein dritter Schmelzofentyp ist der Elektroofen, der geringere Abgasmengen mit weniger Flugstaub und leicht steuerbarem SO2-Gehalt (bis zu 10%) produziert, allerdings relativ viel elektrische Energie verbraucht und daher kaum eingesetzt wird. IV. Schwebeschmelzverfahren Beim Schwebeschmelzverfahren werden Rösten und Schmelzen in einem Ofen zusammengefaßt: Die getrockneten Konzentrate werden mit den Zuschlägen und vorgewämter Luft von oben in den Ofen eingeblasen. während des freien Falls werden die Konzentratteilchen partiell (teilweise) geröstet und beginnen zu schmelzen (Schwebeschmelzen). Flüssig gewordene Teil-

6 chen lösen sich vom Gasstrom und fallen auf das Schmelzbad arn Boden. Hier trennen sich -wie bei den konventionellen Schmelzöfen - Schlacke und Kupferstein voneinander. Drei Verfahren sind bekannt, von denen eines, das "0utokumpu"-Verfahren (in der gleichnamigen Hütte in Finnland entwickelt). bei der Affi im Werk Ost für den wohl weitaus größten Teil ihrer Konzentrate benutzt wird. Das Schwebeschmelzen ist wesentlich wirtschaftlicher als die konventionellen Verfahren: niedrigerer Energieverbrauch, höherer Durchsatz, höherer Kupferanteii im erschmolzenen Kupferstein. Die Emissionen sind prinzipiell die gleichen: SO2 und Flugstaub, hier zwischen 5 und 15% des eingesetzten Konzentrates. Ein klarer Vorteil ist, daß die Zahl der möglichen Emissionsquellen reduziert wird, vor allem auch, daß der SO2-Gehalt durch Sauerstoffanreicherung der Luft steuerbar ist und z.b. bei der Affi über der mittlerweile bekannten 3,5Oh-Grenze liegt, nämlich bei 8-1 1%. Andererseits müssen die Konzentrate vor dem Beschicken des Ofens getrocknet werden (Drehtrommelöfen), wobei man wieder mit Staubbildung beim feinkörnigen Konzentrat rechnen muß. I Die Schlacke ist beim Schwebeschmelzofen relativ kupferreich und wird daher noch in Elektroöfen entkupfert. V. Verblasen (Konverter) Der im Schachtofen, Erzflammofen oder Schwebeschmelzofen produzierte Kupferstein wird noch im flüssigen Zustand zum Konverter transportiert und zusammen mit den Zuschlägen eingesetzt. Hier sollen hauptsächlich die im Kupferstein noch vorhandenen größeren Mengen an Schwefel und Eisen (zusammen ca %) entfernt werden: das Eisen geht wieder in die Schlacke, der Schwefel wird als Schwefeldioxid- Gas "verblasen"; übrig bleibt das "Rohkupfer". das meist "Blister-(Blasen- )kupferw genannt wird, da es im erstarrten Zustand Blasen von eingeschlossenem Schwefeldioxid enthält. Die Begieitmetalle verteilen sich wieder auf Schlak- ke, Kupfer und Abgas (siehe Abschnitt B.VII1.). ~auptsächlich finden zwei Typen von Konvertern Gebrauch, der "Peirce-Smith-Konverter" und der "Hoboken-Konverter". Der Schwefeldioxid- Gehalt im Abgas nimmt im Verlauf des Verblasens ab, bei Einsatz mehrerer Konverter (wie bei der Affi) ist es aber prinzipiell möglich, die Arbeitszeit der verschiedenen Konverter so aufeinander abzustimmen, daß der Schwefeldioxid-Gehalt der verschnittenen Abgase nicht unter die für die Kontaktanlage wirtschaftliche Grenze absinkt. Besonders kritisch - gerade auch für die Arbeiter - ist die häufige Rotation der Peirce-Smith-Konverter um die horizontale Achse (s. Abb. 11 ) zum Beschicken (Abb und Ausgießen (Abb. 113 ), wobei jeweils große Mengen heißer Gase ins Freie gelangen. Zudem ist es bei diesem Typ schwierig, während des Verblasen~ (Abb 11.2 ) die Abgashaube dicht zu halten. Beim Hoboken-Typ dagegen ist ein Herunterdrehen des Konverters nicht n0tig. Trotz der wesentlich genngeren Abgasbelastung ist der Hoboken-Konverter viel weniger verbreitet, natürlich wieder aus Gründen der Wirtschaftlichkeit. Bei der Affi stehen Peirce-Smith-Konverter. Abb. 11: Peirce-Smith-Konverter beim verblasen6. 1 Chargieren 2 Verblasen 3 Ausgienen UBA, 1980

7 VI. Schmelzraffination Nochmals ein Schmelzprozess, bei dem das Rohkupfer noch weiter gereinigt wird: In der ersten (oxidierenden) Phase werden (meist im "kierdflammofen") Reste von Schwefel als Schwefeldioxid (Abgas) und Teile der Begieitmetalle als Oxide (Flugstaub oder Schlacke) entfernt, in der zweiten (reduzierenden) Phase ("Polen") wird noch vorhandener Sauerstoff durch Reduktion (meist mit Erdgas) entfernt. Das verbleibende Kupferwird zu Anodenplatten gegossen, die nach Erstarren und Direktkühlung mit Wasser in die Elektrolyse eingehängt werden. Bei der Affi ist seit 1982 ein "Anodenschachtofen" in Betrieb, der Herdflammofen, Pol- und Gießofen in sich vereinigt. Das Abgas enthält Schwermetalloxide im Flugstaub und Schwefeldioxid in einer für die Kontaktanlage zu geringen Konzentration. VII. Elektrolyse In diesem letzten Reinigungsschritt wird das Kupfer mit Hilfe elektrischen Stroms von verbleibenden Begleitmetallen befreit, hauptsächlich von Arsen, Nickel, Selen und Edelmetallen. Das Kupfer wird dabei als "Anodenblock" in eine Schwefelsäurelösung eingesetzt, geht aufgrund eines angelegten elektrischen Stroms in Lösung und scheidet sich arn anderen elektrischen Pol. der "Kathode", wieder ab. Das "Kathodenkupfer" ist sehr rein und wird bei der Affi mechanisch weitetverarbeitet zu bestimmten Formaten wie Barren oder Draht. Die bei der Elektrolyse abgetrennten Schwermetalle gehen teilweise aus der Anode gar nicht erst in Lösung und bleiben als "Anodenschlamm", der weitetverarbeitet wird, am Boden zurück. Zum Teil gehen sie auch in Lösung, fallen aber als unlöslicher Niederschlag wieder aus. Oder sie bleiben in der Elektrolytlösung gelöst. Dazu im nächsten Abschnitt etwas mehr. VI11. Der Weg der begleitenden Schwermetalle bei den bisher beschriebenen Prozessen Ab3 12 Arioderioten bei der Atti (werk ust) Nun besteht ja so ein Erzkonzentra t nicht nur aus Kupfer, Schwefel und Eisen, sondern zusätzlich aus einer ganzen Reihe anderer Schwermetalle. Aller- 18

8 dings liest frau in den offiziellen Bro- verkauft werden (vor allem natürlich so schüren (nicht nur der Affi, sondern edle Dinge wie Gold und Silber) vor - sie auch in hüttenkundlichen Büchern) sind immer fur ein Vierfarbbild in einer kaum etwas von den unangenehmen Affi-Firmenbroschüre gut. Metallen wie Cadmium und Quecksil- Die typische Zusammensetzung eines ber. Dann kommen schon eher Schwer- ~lotationskonzentrates ist laut Affil: metalle, die gezielt weitergere~nigt und Element Verteilung im trzkonzentrat Kupfer t ise ri Schwef e 1 Arsen Ant im-on Ulei Nic kc 1 Koba lt Zink Se le n Si lber Gold Kdlk (CdO) i.ldrl nesia (tl~o) Kieselsaure ) Aluminiumoxid A120j) Die Tabelle enthält nur solche Schwermetalles, die laut derselben offiziellen Affi-Quelle auch verkauft werden. Wo bleibt aber Cadmium, wo Quecksilber? Bei einer Betriebsbesichtigung wurde uns erst auf Fragen hin erzählt, da13 diese beiden Schwermetalle aus den Abgasen jeweils gewonnen und dann deponiert würden. Es handell sich immerhin um rund 500kg Quecksilber und einige Tonnen Cadmium jährlich (bei einem Cd-Gehalt von "einigen Gramm pro Tonne" Erzkonzentrat), die so auf Deponien wandern. Offensichtlich wird über diese Schwermetalle nicht so gerne gesprochen wie über Gold und Silber. ~lso: was passiert nun während der verhüttung mit den Cchwermetailen? Prinzipiell muß unterschieden werden zwischen den flüchtigen und den nicht bzw. schwerflüchtigen Metallen und Metallverbindungen, (als Metallverbindungen kommen hier hauptsächlich die Sulfide - Verbindungen mit Schwefel - und Oxide - Verbindungen mil Sauerstoff - in Frage). Die flüchtigen Stoffe können als Sulfide oder Oxide zu einem mehr oder weniger großen Anteil (der ist vor allem abhängig von der Temperatur und dem Gasstrom, auch vom Sauerstoffgehalt) im Abgas entweichen. Da gibt es nun zwei Möglichkeiten: Der Flugstaub kann - soweit genügend abgekühlt - mit Filtern bis zu einem be- Tab.2: Metallgehalie eines typischen Flotationskonzentrates nach Angaben der Affi'. ' NA Antimon. Arsen. Selen und auch dessen ständiger Begleiter. Tellur, stehen chemisch gesehen -an der Grenze zwischen Nichtmetdil und Metall, werden hier aber zu den Schwermetallen gezählt, da dieses Grenzverhalten für unsere Aussagen völlig unwichtig ist.

9 stimmten Wirkungsgrad zurückgehalten werden. Gehen die Cchwermetallverbindungen jedoch als echte Gase und nicht als Staub ins Abgas, dann wird es mit dem Zurückhalten schon etwas schwieriger. Genaueres dazu im Kasten S. 24. In den leicht flüchtigen Schwermetallverbindungen sind oft gerade die besonders giftigen SchwermetaIle wie Quecksilber und Arsen enthalten. Gleichfalls flüchtig sind oft Verbindungen von Blei, Wismut, Antimon, Zinn, Zink, Selen und Tellur. Wenn Prozesse unter hohen Tem- peraturen (Rösten, Schmelzen, verblasen) ablaufen, muß also immer damit gerechnet werden, daß die genannten Stoffe im Abgas als Flugstaub oder zum Teil auch als Gas auftauchen. Ein weiterer Teil der Schwermetalle geht in die Schlacke, und zwar nicht nur das recht harmlose Eisen und natürlich Teile des Kupfers, sondern auch beträchtliche Teile von 2.B. Arsen, Antimon, Zink, Zinn, Wismut und Blei. Das zeigt die Tabelle 3, die die Verteilung der Metalle auf Kupferstein, Schlacke und Abgas nach dem Schmelzen angibt. Quecksilber- und Cadmium-Gehalte sind leider wieder nicht angegeben, dürften aber generell bei pyrometallurgisch Prozessen zu einem sehr großen Anteil im Abgas sein. Die nächste Tabelle (Tab.4) zeigt die entsprechende Verteilung nach dem Verblasen des Kupfer- Steins zum Blisterkupfer im Konverter. Die Konverterschlacke wird normalerweise wegen ihres Kupfergehaltes nach Behandlung in der Brecheranlage nicht verkauft, sondern zum Schmelzen im Schachtofen eingesetzt. Element Stein Schlacke Rugstaub Co 95 5 Pb Tab.3: Verteilung von Begleitelementen des Kupferkon- Zn zentratec beim Schmelzen5. Sn Die chemischen Symbole für die Cchwemetalle sind arn Schluß dieses Artjkels erklärt. Elerncnr Blisterkupfcr Schlacke Fiugstaub Tab.4: Verteiiung von Begieitelernenten des Kupferkonzentrates beim Verblasens ' PAWLEK, 1983 Edelmetalle As Sb Bi Se Te Ni Co Zn Sn

10 Nebenbei: Die beiden letzten TabeIlen sind aus einem Fachbuch fur Metallhüttenkunde5. Was auffällt, ist mal wieder das Fehlen von Quecksilber und Cadmium. Schaut man in einem Werk nach, das aus anderen Interesse geschrieben ist, nämlich ein Bericht des Umweltbundesamtesb, findet man die gleichetabelle - offensichtiich aus der gleichen Quelle -, nur sind hier auch für Metallhüttenkundler offenbar unwichtige Stoffe genannt: I 1 Element I! I Silber (Ag) j Gold (Au) Platin (Pt) Arsen (AS) i I j Wisrnuth (Bi) I Kadmium (Cd) I I I ßlisterkupferl) ~ b ~ 2, a s Schlacke Elsen (Fe) I I I I,Gerniar.iun (Ge) ' I I Quecksilber (Hg) Nlckel (Ni) Blei (Pb) Antimon (52) Selen (Se) Zinn (Sn) Tellur (Te) Zink (Zn) I 1 Tab 5 Verteilung von Begleiteiernenten des Kupferkon zentrates beim Verblasen6. UBA lj Ohne ausgeworfene Kup'erstein- und Schlacketröpfchen 2) Einschließlich mitgerissener ~upfersteintröpfchen Die Verteilunq hängt vom Kupfergehalt des Kupfersteins und der Konzentration ve~sckiedener Elemente ab.

11 Weiter zum Weg der Schwermetalle bei der Kupferverhüttung: Auch das Blisterkupfer, das aus dem Konverter kommt, enthält noch mehr oder weniger hohe Anteile der meisten Schwermetalle. Beim nächsten Schritt, der Schmelzraffination, gibt es wiederum keine klare Aufteilung der Begleitelemente auf die verschiedenen Produkte: Die Edelmetalle sowie Selen, Tellur und Wismut bleiben fast vollständig beim Kupfer. Arsen und Antimon verteilen sich auf Flugstaub, Schlacke und Kupfer. Zinn und Blei gehen zum geringeren Teil ins Kupfer, zum größten Teil in die Schlacke. Ein Teil des Bleis gelangt auch in den Flugstaub. Kobalt, Nickel und Zink gehen zusammen mit Eisen in die Schlacke. Teile des Nickels bleiben aber auch beim Kupfer. Teile des Zinks gehen ins Abgas. Bei der Elektrolyse schließlich reichern sich Edelmetalle, Selen und Tellur im Anodenschlamm an. Reste von Kobalt, Mangan, Eisen, Zink und Cadmium werden gelöst und bleiben in der Elektrolytlosung. Nickel (zumindest zum größten Teil), Arsen und Antimon gehen sowohl in den Anodenschlamm als auch in die EIektrolytlösung. Blei, Zinn und der größte Teil des Wismuts fallen als in der Elektrolytlösung unlösliche Niederschläge aus und weraen zusammen mit dem Anodenschlamm aus der Lösung abgetrennt und weiterverarbeitet. Wir hoffen, durch diese Aufzählung ist zumindest eines ganz klar geworden: es gibt keine kiaren Trennungen der Begleitmetalle, sondern allenfalls Anreicherungen. Das gilt übrigens auch für das Kupfer, das auch in der Schlacke noch mit bis zu 0,5% enthalten ist. Je mehr verschiedene Prozefistufen es gibt, umso größer wird die Zahl der moglichen Emissionsqueiien: nicht zurückgehaltene Flugstäube, gasförmige Stoffe im Abgas oder Schwermetalle in der Schlacke, die in Wegebau und Wasserwirtschaft enigesetzt werden (mögliche Gefahren dabei siehe Kapitel "wie man aus Schlacke Kohle macht"). Und wir sind noch lange nicht am Ende. Bisher haben wir nur den Hauptstrang der Kupferproduktion verfolgt: Erzumschlag, Rösten, Schmelzen bzw. Schwebeschmelzen, Verblasen, Schmelzraffination, Elektrolyse. Doch es gibt noch jede Menge Nebenstränge bei der Affi, nämlich: t Bearbeitung von Erzkonzentraten, die relativ viel Arsen und Nickel ent. halten; ilt Bearbeitung von Konzentraten, die relativ viel Blei enthalten; $ Verarbeitung des Anodenschlamms und der Elektrolytlösung; + Verarbeitung der Schlacke; + Verarbeitung von Flugstäuben und Schwefeldioxid. Der letzte Punkt ist im Kasten auf Seite 24 beschrieben. Der Weg der begleitenden Schwermetalle ist in diesem Abschnitt zusammenfassend nur für den Hauptstrang der Kupferproduktion beschrieben worden, wird aber im folgenden in den einzelnen Kapiteln getrennt weiterverfolgt, da diese "Nebenpfade" meistens gerade den Sinn haben, gezielt auf bestimmte Nichtkupfermetalle hinzuarbeiten, um diese dann zu verkaufen.

12 IX. Arsen- und Nickelreiche Erzkonzentrate Aus arsenreichen Erzkonzentraten geht beim Schmelzen im Erzflamm- oder im Schwebeschrnelzofen der größte Teil des Arsens als Oxid ("Arsenik) in den Flugstaub. Man.kann solche Erze aber auch, wie bei der Affi, im Schachtofen Is. Abschnitt B.111.) schmelzen (für Chemiebewanderte: in reduzierender Atmosphäre), wobei neben Schlacke und Kupferstein noch eine weitere Schmelze anfällt: die "Speise", die neben Kupfer und Schwefel auch einen großen Teil des Arsens, Antimons, Kobalts und Nickels sowie geringere Anteile weiterer Schwermetalle enthält. "Hüttentechnischer" Sinn des Schmelzens auf Speise ist die Anreicherung und nachfolgende Gewinnung von Kobalt und Nickel (für die Affi ist speziell Nickel interessant). Dazu gibt es nun prinzipiell zwei Wege, mal wieder den pyro-(schmelz-) und den hydro-(nab-)metallurgischen Weg. Das pyrometallurgische Verfahren ist ein besonders trauriges Kapitel: Die Speise wird gemahlen (Staub!) und dann geröstet, um Arsen und Antimon als Oxide im Abgas zu entfernen. Erinnern wir uns an den letzten Abschnitt: Neben Cadmium und Quecksilber sind Arsenverbindungen besonders schwer aus dem Abgas zu entfernen. Das verbleibende "Röstgut" wird naßchemisch in einer Schwefelsäure-Lösung weiterverarbeitet, aus der dann Kupfer und Nickel durch Auskristallisieren von Kupfer- und Nickelsulfat und/oder durch Elektrolyse als Metalle abgeschieden werden. Dieses Verfahren wurde auch bei der Affi angewandt (Arsenik-Rösthütte). Im Januar 1979 wurde eine naßmetallurgische Anlage (NMA) in Betrieb genommen: Hier wird nach dem hydrometallurgischem Verfahren die Speise nach dem Mahlen ohne Rösten direkt mit Schwefelsäure "gelaugt", also in Lösung gebracht. Nach der Abscheidung von Kupfer und ~ickel, die aus der Speise gewonnen werden sollen, werden die Begleitmetalle (z.6. Arsen und Blei), wahrscheinlich ähnlich wie bei der Aufbereitung der Elektrolytläsung (Abschnitt B.XIi.) ausgefällt und weiterverarbeitet. Abb. 13. Abstich einer Schmelze bei der Affi X. Bleireiche Erzkonzentrate Bleireiche Erzkonzentrate bilden beim Schmelzen den Kupferbleistein, also den uns schon bekannten Kupferstein, nur diesmal mit relativ hohem Bleianteil. Aus ihm wird gezielt Blei gewonnen. Beim Schmelzen im Schachtofen kann man mit Koks (durch Reduktion) häufig schon einen Teil des Bleis als noch unreines "~ohblei" aus der Schmelze abtrennen. Wird der Kupferbleistein im Konverter verblasen, geht der größte Anteil des Bleis als Oxid in den Flugstaub und

13 Behandlung der Abgase bei pyrometallurgischen Prozessen (Schwefeldioxid und Flugstaub) Bei den pyrometallurgischen Prozessen werden große Mengen an Abgas frei: D beim Rösten des Konzentrats beim Verblasen im Konverter bei den Schmelzprozessen {Schmelzen im Schacht- oder Erzflammofen, irn Schwebeschmelzofen, in der Raffinierhütte - Anodenöfen, Anodenschachtofen -, in der Harris-Anlage und in der Treib- und Edelhütte). Darüberhinaus treten Abgase auch während des Transports, beim Beschicken und beim Entleeren der Anlagen auf. Die Hauptprobleme im Abgas sind Schwermetall- und Schwefeldioxid-Emissionen. Schwefeldioxid Schwefeldioxid wird in der Kontaktanlage in Schwefelsäure überführt.dies geschieht nach einem Verfahren, das sich in letzter Zeit auch in der Natur verstärkt abspielt - bei der Bildung des Sauren Regens. Die Schwefelsäureproduktion spielt sich so ab: Das Schwefeldioxid wird zunächst mit Hilfe eines ~ataiysators (von der Affi in den "Chemischen Betrieben" selbst hergestellte Vanadiumverbindung} zum Schwefeltrio- xid oxidiert.das SO, reagiert anschließend (in einer Naßwäsche des Gases) mit Wasser zu Schwefelsaure, die flüssig abgeschieden wird.das Abgas aus der Naßwäsche enthält noch etwas Schwefelsäure, die mit Elektrofiltern abgetrennt wird sowie restliches Schwefeldioxid. Beim Doppelkontaktverfahrenwird dieser Vorgang noch einmal wiederholt. Der ~chwefeldioxid-~est-gehalt des Abgases (das ins Freie ge1angt)beträgt bis zu 2,5% bejm Einfachkontaktverfahren (Werk Sud)und bis zu 0,5% beim Doppelkontaktverfahren (Werk Ost). Es ist möglich (und kostet Geld), durch eine weitere Gaswäsche den Schwefeldioxid-Gehalt auf unter 0,1% zu senken6. Was diese harmlos klingenden Zahlen "2,5%" und "0,5%" wirklich bedeuten, dazu mehr im Kapitel "Dicke Luft über Hamburg." Das Abgas muh, bevor es in die KontaktanIage kommt möglichst weitgehend entstaubt und von Arsenik befreit werden, um den Katalysator nicht zu vergiften. Zum Schwefeldioxid: Für eine wirtschaftliche Schwefelsäureproduktion muß ein Mindestgehalt von 3.5% im Abgas enthalten sein. 1st weniger Schwefeldioxid drin, reicht die bei der Oxidation zum Trioxid freiwerdende Wärme nicht mehr aus, um das Abgas auf die nötige Temperatur aufzuheizen: Es müßte also zusätzlich geheizt werden. Die 3,S0/o-Grenze wird nicht erreicht bei den Raffhations-Schmelzofen und in der Endphase des Verblasens im Konverter. Metallhütten mit mehreren Konvertern haben allerdings die Möglich- keit, die Einsatzzeiten so zu staffeln, dab die zusammengefaßten Abgase genügend Schwefeldioxid enthalten. Nur zum Teil wird das bei der Affi auch so gehandhabt. Auch bei Schachtofenarbeiten kann der Schwefeldioxidgehalt im Abgas unter 3,5% liegen. ~rwähnt werden sollte auch, daß natürlich die Verfeuerung von schwefelhaltigen Brennstoffen (z.b. Heizöl, Kohle) wie bei jedem Kraftwerk Schwefeldioxid- Emissionen hervorruft. Aus den Affi-Betriebszeitungen sind anläßlich einer Oberholung bei der Kontaktanlagen nur der Schwebeschmelzofen und die Steinkonverter als Betriebe genannt, die zwangsläufig vorübergehend stillgelegt werden muhten. Möglicherweise geht das Schwefeldioxid aller anderen Schmelzprozesse direkt in die Luft. Was das für den Flugstaub bedeuten würde, erfahrt ihr gleich. Schwermetalle Die ~chwermeialle, bzw. ihre Verbindungen, gehen zum großen Teil als kleine, festeteilchen (Flugstaub), zum Teil aber auch als echte Gase ins Abgas (Quecksilber, Arsen und Cadmium). Die Grenze zwischen Flugstaub und Gasen kann bei den Schwermetallverbindungen nicht gezogen werden, da ein großer Teil des Flugstaubs beim Verlassen des Ofens zunächst gasförmig ist und erst später durch Abkühlung (Resublimation) zum Staub wird. Mit anderen Worten: Wie groß der Anteil

14 Schwermetallverbindungen ist, der irn Abgas als Staub auftritt und damit prinzipiell durch Staubfilter zurückgehalten werden kann, ist abhängig von der Temperatur, auf die die Abgase heruntergekühlt werden. Bei vielen Prozessen (gerade wenn große Mengen Flugstaub anfallen) will man anschließend aus dem Flugstaub Metalle gewinnen. In der Praxis müssen diese Gase dann gekühlt werden. Wahrscheinlich wird der größte Teil des indirekten Kuhlwassers bei der Affi hierfür gebraucht. Es ist also sehr aufwendig, alle gasför- migen Metallverbindungen durch Abkühlung in Flugstaub zu überführen:für die Rückhaltung von Arsenik müßte man das Abgas auf 20 bis 40 C heninterkühlen7! In die Entstaubungsanlage gelangen die Abgase normalenveise aber mit einer Temperatur von über 200 C. Es ist also damit zu rechnen, daß der Rückhaltefaktor bei diesen Gasreinigungsverfahren nicht sehr hoch ist. Außer durch Überführung in Staub durch Abkühlung können die gasförmigen Schwermetallverbindungen auch durch "Naßwäschen" des Ab- gases gereinigt werden. Auch hierfür ist eine beträchtliche Abkühlung nötig. Ein großer Teil der betreffenden Verbindungen wird in Wasser oder in wässrigen Lösungen aufgenommen. Wahrscheinlich stammt der größte Teil des in der Neutralisationsanlage behandelten Abwassers aus solchen Naßwäschen. Wenn das Abgas nach der Reinigung noch in die Kontaktanlage zur Schwefelsäureproduktion soll, dann muß die Schwermetallabscheidung recht weitgehend sein, da sonst der Katalysator der Kontaktanlage vergiftet würde. Wenn aber "zuwenig" Schwefeldioxid im Abwasser ist, entfällt der wirtschaftliche Zwang zur Schwermetallreinigung völlig. Auch nach dem Einbau von Filtern ist nicht klar, wie weit auch die leichtflüchtigen Verbindungen zurückgehalten werden, wie hoch also der Wirkungsgrad der Filter ist. Als Trockenfilter werden hauptsächlich elektrische Gacreinigungsanlagen (EGR) oder Gewebefilter angewendet. Der Wirkungsgrad hängt nicht nur vom Typ der Entstaubungsanlage selbst ab, sondern auch von der Zusammensetzung des Staubes, der Temperatur und dem Gasstrorn. Der abgeschiedene Flugstaub wird zum großen Teil im Schachtofen verhüttet, was wiederum eine Reihe von Arbeitsschntten mit großer Verctaubungsgefahr mit sich bringt. Ein Teil des Flugstaubs wird auch deponiert. Abb 14. Abgaslertungen-Labyrinth URA, 1980 ' HOLLEMANN et ai., 1971

15 wird daraus (im allgemeinen wieder durch reduzierendes Schmelzen im Schachtofen) in Rohblei überführt. Dieses Rohblei enthält noch relativ viel Kupfer, Tellur, Arsen, Zinn, Antimon, Wismut und Edelmetalle, die in der "Harris- Anlage" durch eine Reihe von verfahren abgetrennt werden. Dabei handelt es sich um SchmeIz- und naßchemische Arbeiten mit abschließender ~leielektolyse: Zunächst wird aus dem geschmolzenen Blei das Kupfer entfernt. Dieses scheidet sich bei einer Temperatur, bei der das Blei noch geschmolzen, also flüssig, das Kupfer aber schon erstarrt ist, als eine Art Schaum (Schlicker) auf der Bleischmelze ab und wird dann entfernt. In einem zweitgn Entkupferungsschritt wird Schwefel in das Blei eingerührt, so daß sich nochmals Kupfer (zusammen mit Schwefel) auf derschmelze abscheidet, von der es dann ebenfalls abgehoben wird. Die Kupferschlicker können im Schachtofen weiterverschmolzen werden. Arsen, Zinn, Antimon und Tellur werden dann nach dem "Harris-Verfahren" in einer Schmelze aus Ätznatron und Salpeter gelöst und mit dieser abgetrennt. Diese Salzschmelzen werden naßchemisch weiterverarbeitet. Immer wiederkehrende Schritte bei solchen Arbeiten in wäßrigen Lösungen (zu denen z.b. auch die Speiselaugung in der "Naßmetallurgischen Anlage" des vorigen Abschnitts gehört) sind +: die Vorbereitung des festen Materials durch Granulieren und eventuell Mahlen; t die Laugung - also Herauslösen bestimmter Stoffe oder die vollständige Auflösung des Materials; t die Fällung f das Filtrieren, Waschen und Trocknen der gefällten Stoffe. Generelle Emissionsprobleme sind: * Staubbelastung bei der Vorbereitung des festen Materials; a der Anfall schwermetallhaltiger, meistens auch stark saurer oder basischer Lösungen, die aufgearbeitet werden müssen; schließlich t Weiterverarbeitung und verbleib ausgefällter oder zurückbleibender Feststoffe. Bei der Aufarbeitung der Harns-Salzschmelzen fällt z.b. das Arsen in einem Kalkschlamm an, der "verworfen" wird, also für die wirtschaftliche Weiterverarbeitung zu kompliziert ist und wohl deponiert wird (Vgl. Kapitel "Über den Wolken"). Die Edelmetalle werden aus der verbleibenden Bleischmelze durch Zugabe von Zink wiederum als Schlicker abgetrennt (zur Weiterverarbeitung von EdeImetallen siehe Abschnitt B.XI ). Nach Verflüchtigung von Zink wird wismutreiches Blei elektroiytisch gereinigt. Aus wismutarmem Blei wird nach Einrühren von Calcium und Magnesium in die Schmelze Wismut als Blei-Wismut- Schaum abgetrennt und dieser dann in die Elektrolyse eingesetzt. Aus dem Anodenschlamm der Bleielektrolyse wird bei der Affi durch Schmelzen gezielt Wismut gewonnen. Die Emissionsprobleme der naßchemischen Prozesse bei der Bleiraffination wurden schon besprochen, mehr dazu im eil C ("Naßchemische Anlagen"). Bei den schmelzmetallurgischen Prozessen sind natürlich zunächst prinzipiell ähnliche Luftemissionen zu erwarten, wie sie bei der Verhüttung der Kupfererzkonzentrate besprochen wurden. Bei der Behandlung bleireicher Konzentrate ist natürlich mit erhöhten Bleiemissionen zu rechnen und zwar vor allem bei den Schachtofenarbeiten, beim Konverter (Bleioxid geht in den Flugstaub), beim Transport der Schmelze und in der Harns-Anlage. immerhin wird hier mit Bleischmelzen gearbeitet, und das Einatmen der dabei auftretenden Metalldämpfe ist besonders gefährlich. Einäufierst kritischer Punkt, das Abheben des Schlickers von der BIeischmelze, wurde von der Affi vor kurzem automatisiert. XI. Anodenschlamm Aus dem Anodenschlamm der Kupferelektrolyse, welcher Edelmetalle, Kupfer, Selen, Tellur, Nickel, Arsen, Antimon und Blei enthält, sind für den Unternehmervor allem die Edelmetalle, Selen und Tellur interessant, da sich diese hier angereichert haben. Die wichtigsten Schritte bei der Verarbeitung des ~nodenschlamms sind zunächst die naßchemische Herauslaugung des Kupfers und die Abtrennung von Selen und Tellur, die pyro- und naßmetallurgisch möglich ist. Bei der Affi geschieht das in der "SeIenverflüchtigungsanlage" (SVA): Selen und Tellur werden (wahrscheinlich als Oxide) verflüchtigt. Dabei dürften auch große Teile von Arsen und Antimon mit "in die Luft gehen". Die weitere Reinigung (Raffination) von Selen und Tellur beruht eben-

16 falls auf Verflüchtigirng und Wiederabscheidung aus dem Abgas. Der Rückstand, der im wesentlichen aus den Edelmetallen und Blei besteht, wird bei der Affi durch Schmelzprozesse weiterverarbeitet. In der ~reibhütte (Dore- Öfen) wird Blei abgetrennt. In der Edelhütte schlieblich werden - besonderer Stolz der Affi - die Edelmetalle durch Elektrolysen voneinander getrennt. XII. Elektrolytlösung aus der Kupferelektrolyse Die Elektrolytlösung muß regelmäßig von den in Lösung gegangenen Schwermetallen (zu denen auch Teile des Kupfers gehören) gereinigt werden. Dazu wird im allgemeinen der größte Teil des Kupfers durch Auskristallisieren als Kupfersulfat und anschließende elektrolytische Abscheidung von den weiteren ~upferanteiien abgetrennt. Bei weiterer Aufarbeitung erhält man beim üblichen Verfahren, das wahrscheinlich auch bei der Affi angewendet wird, einen Niederschlag aus Arsen, Antimon und Wismut. Der Niederschlag kann in den Konverter eingesetzt werden, wobei diese Stoffe dann zum großen Teil in den Flugstaub gelangen. Besonders kritisch ist, daß hier viel ~rsenwasserstoff entsteht, der als Gas (nicht als Flugstaub) entweicht. Arsenwasserstoff ist ein äußerst giftiges Gas: die maximal erlaubte Konzentration am Arbeitsplatz ist noch 55mal ge- ringer als die von Blausäure. Zuletzt wird aus der Lösung noch Nickelsulfat auskristallisiert. Die verbleibende Schwefelsäure enthält zwar noch Reste an Schwermetallen, kann aber zumindest z.t. wieder in die Elektrolytl~sung eingesetzt werden. XIII. Altmetalle Außer aus Erzkonzentraten wird bei der Affi Kupfer auch aus Altmetallen (Schrott) gewonnen. Die Altmetalle werden im allgemeinen durch schmelzprozesse aufgearbeitet. Der kupferhaltige Schrott enthält haufig Legierungen und damit andere Scwerrnetalle - meist Zink, Zinn, Nickel und Blei - in größeren Mengen. Diese Schwermetalle werden im Schachtofen und/oder Konverter als Oxide abgetrennt: Nickel in der Schlakke; Zinn, Zink und Blei zum großen Teil irn Flugstaub. Bei der Affi gibt es neben der "Altmetallkonverterhütte" noch die "Mischzinnhütte", in der die Oxide dieser drei Metalle aus dem abgeschiedenen Flugstaub durch Vefflüchtigung des Zinkoxids getrennt werden, das nach einer Wiederabscheidung verkauft wird. Zinn und Blei bilden als Legierung das "Mischzinn". Die Emissionen bestehen wie bei allen Schmelz- und Konverter- Prozessen entstehen hauptsächlich aus giftigen Schwermetalloxiden (vor allem beim Peirce-Smith-Konverter, siehe Abschnitt B.V.). Schwefeldioxid-~nteile im Abgas werden bei Verwendung schwefelhaltigen Feueningsmateriais.

17 XIV. Schlacke Schlacke ist uns bei den pyrometallurgischen verfahren häufig begegnet: Durch Zusatz bestimmter Stoffe (Zuschläge: meist Sand oder Kalk) werden Begieitmetaile des Kupfers, hauptsächlich Eisen, In oxidischer Form abgetrennt Die Schlacke enthalt als Hauptbestandteile die Zuschläge (chemisch: Siliziumdioxid - "Sand" - und Calziumoxid - "Kalk) und Eisenoxid, daneben aber, wie schon in den Tabellen 3 bis 5 zu sehen war, eine ganze Reihe weiterer Schwermetalle. Kupferreiche Schlacken gehen in den verhüttungsprozeß -zurück. Kupferarme Schlacken (Kupferanteil (0,5Oh), die irn wesentlichen beim Schmelzen des Erzkonzentrats entstehen, werden nach dem Erstarren gebrochen oder gemahlen. Die Schlackenbrechanlage der Affi befindet sich am Ostrand des Betriebsgeländes Süd. Die Schlackenprodukte werden von der Affi verkauft: Durch langsames Abkühlen erhält man "kristalline" Schlacke, die nach dem Brechen von den Abnehmern für Wasser-, Gleis- und Straßenbau verwendet wird (s. KapiteI "Wie man aus Schlacke Kohle macht"). Durch schnelles Abkühlen (Abschrecken mit Wasser) erhalt man in Form von Körnern "amorphe" Schlacke: die "granulierte" Schlakke. Sie ist verwitterungsunbeständiger als die kristalline Schlacke. Durch Niederschläge werden Bestandteile, also auch Schwermetalle, leichter ausgewaschen. Verwendet wird die granulierte Schlacke zum einen als wasserdurchlässige Schicht (Drainage) bei Fußwegen, zum zweiten als "NAstra" (Affi-Name) zum Sandstrahlen anstelle von Quarzsand, zum dritten schliefilich feingemahlen für die Landwirtschaft als "~upferschlackenmehl Vrania" zur Anreicherung kupferarmer Böden. Bei dem Wort "Schlacke" denkt man zunächst an ''Sand" oder "Steine": Material, das völlig ungefährlich irgendwo rumliegt und allenfalls unschön anzusehen ist. Es gibt aber eine ganze Reihe von UmweItgefahren durch Schlacke: * Beim Brechen und Mahlen und natürlich bei der Benutzung von "NAstra" zum Sandstrahlen treten große Staubmengen auf. Die Affi preist ihr Sandstrahlprodukt als "umweltfreundlich" an, da eine CiIikosegefahr (wie bei Sand) nicht gegeben sei. Aber was ist mit dem Schwermetallgehalt des Granulats, sind die Stäube Ibingengängig? Darüberhinaus rnuß man mit durch ~iederschläge ausgewaschenen Schwermetallen rechnen. $ Bei der Produktion von amorpher Schlacke wird Wasser zur Direktkühlung gebraucht. Auch der Affi muß bewußt sein, daß das dabei produzierte Abwasser nicht völlig harmlos ist. hat sie doch hier seit kurzem einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf eingerichtet (s. dazu Teil C). * Die Verwendung der Schlacke als Baustoff bedeutet, daß dieses Material der Witterung offen ausgesetzt ist und die enthaltenen Schwennetallverbindungen herausgelöst werden können: gemahlene, granulierte Schlacke soll sogar zur Kupferanreicherung 1andwirtschaftIicher Böden verwendet werden, wofür Voraussetzung ist, daß das Kupfer in der Schlacke "mobilisierbar" ist, also freigesetzt werden kann. XV. Chemische Betriebe Als "Chemische Betriebe" werden bei der Affi im wesentlichen einige naßmetallurgische Anlagen bezeichnet, die schon besprochen wurden: Die Betriebe, in denen Arsen-Nickel-reiche Konzentrate verarbeitet, Elektrolytnickel und Nickelsulfat produziert und die Lösungen aus der Kupferelektrolyse aufgearbeitet werden. Außerdem werden dazu Betriebe gezählt, in denen einige spezielle Verbindungen von Kupfer und Blei (wahrscheinlich auch naßchemisch) hergestellt werden: Kupfervitriol (eine Kupfersulfat-Verbindung), ~upferoxychlorid (eine Mischung von Kupferhydroxid und -chlorid), Kupferoxydul (Kupfer-(I)-oxid) und Bleiacetat. (Die Oxydulanlage wird von der Affi, wahrscheinlich wegen ihrer Lage, zur ~affination gezählt.) Außer Bleiacetat können alle diese Verbindungen als "Schädlingsbekämpfungsmittel" eingesetzt werden: Vitriol und Oxychlorid als Fungizide ( Anti-Filzmittel), letzteres Z.B. im Kaffeeanbau; das Oxydul in den "Antifouling Paints", den vor Algenbewuchs schützenden Anstrichen von Schiffsrümpfen.

18 Soviel zu den Produktionsprozessen, die bei der Affi eine Rolle spielen. Der Vielzahl von Arbeitsabläufen entspricht auch die große Zahl möglicher Emissionsquellen. So spricht der Hamburger Senat in einer Antwort auf eine kleine Anfrage der GAL (Bürgerschaftsdrucksache 11 /2822; ) von ca. 220 definierten Emissionsquellen bei der Affi. Wer hat da noch den überblick? Die Affi? Die BBNU? Wie der Senat selbst ausführt, ist es nicht möglich, alle Emissionsquellen zu überwachen. Und die 220 erwähnten Emissionsquellen sind lediglich die, die der Behörde bekannt sind! Irn folgenden Abschnitt soll versucht werden, das, was vorher beschrieben wurde, auf die Aifi anzuwenden. Also: Was steht wo auf dem Affi-Gelände, welche Schadstoffe können bei welcher Affi- Anlage entweichen? C. Mögliche Emissionen bei den Affi-Produktionsprozessen Eine optische Hilfe für dieses ~apitel sollen die ~bbildungen 17 und 18 sein. I. Erzkonzentrate Beginnen wir mit der Anlandung der Rohstoffe: Die Erzkonzentrate werden über den Müggenburger Kanal zu den Verladebrücken und Drehwippkränen am Ufer des Kanals gebracht, dort um- geladen und auf dem Firmengelände gelagert. Früher waren die Deponien offen. Heute gibt es im Werk Ost zwei Lagerhallen, in denen die Erze nicht nur gelagert, 'sondern auch für die Verhüttung gemischt werden. Bei Entladung, Transport, Lagerung und Mischung kann es natürlich zu starker Staubbildung kommen; bei offener Lagerung außerdem zum Auswaschen des sehr feingemahlenen Konzentrates durch Niederschläge. Auch die "geschlossenen" Hallen bieten keinen völligen Schutz vor Verstaubung, denn an den Hallendecken befinden sich große Öffnungen zur Belüftung (und Entstaubung?). Der Transport der Konzentrate von den Verladebrücken zum Werk Ost geschieht jetzt durch ein geschlossenes Fördersystem. Lagerhallen und geschlossenes Transportsy- Stern sind Fortschritte, allerdings: Aiie Konzentrate werden offensichtlich nicht in Hallen gelagert. Auf dem Gelände gibt es noch viele offene Halden: Erzkonzentrate, Schlacken oder sogar - noch viel schlimmer - Zwischenprodukte wie gemahlene Speise oder Flugstäube. Und auch bei den Verladebrücken muß es weiterhin ordentlich stauben. So plant die Affi eine Absauganlage mit fahrbarem Sackhaus (Staubfilter) für einen Kran (Nr."8") an der Verladebrücke 3 am Südufer. Der Schlamm des Muggenburger Kanals irn Bereich dieses Kranes enthält, wie uns bei einer Betriebsbesichtigung erzählt wurde, Kupfer pro Tonne, also ppm, und wurde deshalb von Affi und Behörde als Zuschlag bei der Verhüttung in Betracht gezogen. Übrigens: unsere eigenen Messungen des Schlamms ergaben einen Kupfergehalt von Ca. 5000ppm! Abb. 16:Lagerhalle Werk Ost für Kupfererzkonzentrate

19 ~bb. 17: Obersicht uber die Produkeionsprozesse. Die chemischen Symbole für die Schwermetale sind am Schluc dieses ~apitels erklart. Schadstoff-Emissionen sind dort erwähnt, wo sie gehauft zu erwarten sind, das heißt aber nicht. daß sie sonst nicht auftauchen. Produkte: Emissionen: 0 ~bb. 18a: Verarbeitung von Erzkonzentraten. 30

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*DE102007048133A120090409*

*DE102007048133A120090409* *DE102007048133A120090409* (19) Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt (10) (12) Offenlegungsschrift (21) Aktenzeichen: 10 2007 048 133.2 (22) Anmeldetag: 05.10.2007 (43) Offenlegungstag:

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