Aufbereitung von Hausmüllverbrennungsasche zu Baustoff-Komponenten

Transkript

1 Verwertung und Aufbereitung von MVA-Rückständen Aufbereitung von Hausmüllverbrennungsasche zu Baustoff-Komponenten Dr. Stefan Lübben (Climate Protection Management)

2 Gliederung 1. Ausgangssituation HMVA in Hamburg 2. Gründe für einen Wechsel 3. Projekt OPTIMIN 2 VDI-Wissenforum Würzburg,

3 1) HMVA als Sekundärrohstoff Rückläufiger Einsatz von HMVA als Tragschicht ohne Bindemittel: 2001 = 98%, 2004 = 95%, 2008 = 74% Entsprechender Anstieg des Einsatzes als Tragschicht mit Bindemittel CTA Hamburg 2015 HMVA als Tragschicht unter der Asphaltdeckschicht

4 2) Gründe für Veränderungen 1. HMVA sollte als Sekundärrohstoff für Baumaßnahmen eingesetzt werden (höherwertige Verwendung) 2. SRH als öffentliches Unternehmen steht im Rampenlicht und muss Vorreiter in Sachen Nachhaltigkeit sein 3. Deponierung von HMVA ist teurer als die stoffliche Verwertung, Deponiekapazitäten sind stark rückläufig 4. Aktuelle Entwürfe der deutschen Mantelverordnung lassen verschärfte Anforderungen für verschiedene Parameter erwarten, z.b. - Antimon - 5. Wenn wir uns nicht rechtzeitig auf die kommenden Anforderungen einstellen, müssen wir HMVA in naher Zukunft vermutlich deponieren 4 VDI-Wissenforum Würzburg,

5 2) Gründe für Veränderungen Ergebnisse eines abgeschlossenen Projektes (r³ - ATR): Während der Behandlung in einer HMVA-Aufbereitungsanlage entstanden Massenströme mit 0/2, 2/5, 5/18, 18/45 Korngröße. Die Ströme > 2 mm waren weitgehend frei von Metallen und den Feinpartikeln mit ihren hohen Gehalten an Chloriden und Sulfaten. Sie waren gänzlich anders als herkömmliche HMVA. Diese Aufteilung der HMVA-Mineralik in Massenströme verschiedener Kornspektren eröffnet neue Möglichkeiten bei ihrer Verwendung als Zuschlagstoff in der Beton- und Asphaltindustrie Fraktion 2-5 mm Fraktion 5-18mm VDI-Wissenforum Würzburg,

6 2) Gründe für Veränderungen LAGA M20 Z 1.2 Chlorid- und Sulfatgehalte von HMVA in Abhängigkeit von der Siebfraktion Hohe Salzgehalte sind das Hauptproblem bei der Verwendung von HMVA als Ersatzbaustoff [Eluat nach DIN EN (S4-Verfahren, Feststoff-Flüssigkeit 1:10, 24h Überkopfschüttler),Koch, S. 2016: Untersuchung der Deponierbarkeit ausgewählter Siebschnitte von aufbereiteter Schlacke der Hamburger Müllverbrennung, Masterarbeit TU Braunschweig] 6 VDI-Wissenforum Würzburg,

7 3) OPTIMIN: Optimierung der stofflichen Verwertung mineralischer Rückstände aus der Abfallwirtschaft Die Interessen aller Mitglieder der Wertschöpfungskette sind im Projekt vertreten Enge Kooperation zwischen Erzeuger der HMVA, den Aufbereitern, Händlern und potenziellen Anwendern (Anbieter von Baumaterialien), Begleitung durch die Wissenschaft Die Aufbereitung von nicht karbonatisierter HMVA steht im Vordergrund, da diese wesentlich leichter wieder in ihre Komponenten aufzutrennen ist. Laufzeit des BMBF-Projektes: 1/2016 6/2018 Förderung , Gesamtkosten Gehalte an gediegenen Metallen sind auf das absolute Minimum zu reduzieren, da sie die Verwendung von HMVA als Baumaterial behindern. Der Glasgehalt ist zu reduzieren, soweit erforderlich. Testmaterial nur HMVA der MVB (Hausmüllverbrennung) 9

8 3) OPTIMIN: Optimierung der stofflichen Verwertung mineralischer Rückstände aus der Abfallwirtschaft Ziele dieses neuen Projektes: Herauswaschen aller Partikel < 200 µm um Chloride, Sulfate und leicht lösliche Metalle zu entfernen Auftrennung der gewaschenen mineralischen Komponenten in Korngrößenbereiche, die den Anforderungen der Beton- und Asphaltindustrie entsprechen Herstellung und Erprobung passender Mischungen zur Ermittlung des maximal möglichen Schlackengehaltes Herstellung und Untersuchung von Referenzkörpern aus Beton und Testflächen mit Asphaltbelag Herstellung eines Filterkuchens in einer Siebbandpresse aus den Partikeln < 200 µm Untersuchung, ob dieses Feinstkorn in der Herstellung von Zementklinker beigemischt werden kann Grain size 0,71-1mm 0-0,71mm

9 3) OPTIMIN: Optimierung der stofflichen Verwertung mineralischer Rückstände aus der Abfallwirtschaft Vertikalsetzmaschine Überlauf: Leichtfraktion, Ton, Schluff, Salze Gereinigte mineralische Fraktion Bräumer, M.(2009): Vertikalsetzmaschine zur Aufbereitung von Stoffgemischen zu Ersatzbrennstoffen.- In: Thomé-Kozmiensky K.J. und M. Beckmann: Erneuerbare Energien, Band 2, TK-Verlag

10 3. OPTIMIN Arbeitsprogramm TP I Teilprojekt 1: Frischschlacke waschen, dann entfrachten" MVB - Schlacke Waschanlage Eggers Fraktionierung Frischschlacke Fraktion 0-0,2 mm Fraktion 0,2-2 mm Fraktion 2-25 mm Nachaufbereitung BAM Fraktion < 0,2 mm Nachaufbereitung Heidemann Recycling Fraktion 0,2-2 mm Nachaufbereitung Heidemann Recycling?? Fraktion 2-8 mm Fraktion 8-25 mm Glasentfrachtung wenn nötig? - HOLCIM (Zement) FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) 10

11 3) Output aus der Vertikalsetzmaschine - Abgabe von 5-10m³/d Brauchwasser: Filterung über Aktivkohle, Entsorgung über Filterkuchen (< 200 µm) konventionelles Abwassersystem - 80m³ Prozesswasser - Problem Rostasche: Verstopfungen, Verdichtung statt Bewegung im Schlauch Grobfraktion (> 2 mm) 11 Feinfraktion (0,2 2 mm)

12 3) Output (händische Sortierung der Grobfraktion) pottery unburnt nonferrous metals Al brick fragments glass Fe 12

13 3) Output (erste Ergebnisse zur Siebung der Grob- und Feinfraktion) Erste Siebungen (Massen-%) mm 0-0,16 0,16-0,8 0,8-1,6 1,6-3,15 3, >8 Grob 0,5 1,3 8,8 10,2 7,5 18,6 53,1 Fein 28,4 63,3 7,2 0,8 0,1 0,2 0,1 Kunststoff-Fasern als Verunreinigung 13

14 Grobfraktion nach der Wäsche Beispielhafte Zusammensetzung der Grobfraktion nach der Wäsche (n. Enzner, TUHH) 14

15 Aufbereitung des Filterkuchens (0 200 µm) Ergebnisse von O. Holm (BAM): Das Feínstmaterial aus der Wäsche besteht zu über 95 M% aus Material < 40µm Die beabsichtigte Dichtetrennung über Zentrifugalsortierung ist mit diesem Material nicht möglich Die Schwermetallgehalte (hier Zn, Cd exemplarisch) sind im abgeschlämmten Feinstmaterial stets geringer als in den trocken abgesiebten Partikeln gleicher Größe Bei Cd, Zn werden Grenz-/Richtwerte für Zuschlagstoffe im Zement erreicht, in den feinen Partikeln auch überschritten. Bei Cu wird der Richtwert deutlich überschritten. Hier wird versucht, mittels Zentrifugalsortierung der feinen Partikel eine Abreicherung zu erzielen. 15

16 Untersuchung nach DIN EN Gesteinskörnungen für Beton Bewertung des Labors: Hinsichtlich der geprüften Eigenschaften erfüllen die Körnungen 2/5 und 5/22 die Regelanforderungen der DIN Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 2: Beton Festlegungen, Eigenschaften, Herstellung und Konformität Anwendungsregeln zu DIN EN 206 Diese Bewertung stimmt uns Zu prüfen sind noch: optimistisch, dass wir einen - Raumbeständigkeit Teilstrom der HMVA so - Elastizitätsmodul aufbereiten können, dass er - Alkali-Kieselsäure-Reaktivität als Betonzuschlagstoff verwendet werden kann - Umweltverträglichkeit - Korrosionsverhalten Bei Verwendung im Asphalt steigt der Bitumenbedarf an (1% bei 20% HMVA) 16

17 5. Arbeitsprogramm - TP III Teilprojekt 3: Fertigschlacke entfrachten, dann waschen" MVB - Schlacke Schlackenaufbereitung Heidemann Recycling Aufbereitung karbonatisierte Schlacke (Fraktionierung, Metallabscheidung) Fraktion 0-2 mm Fraktion 2-8 mm Fraktion 8-50 mm Fraktion > 50 mm Waschanlage Eggers Waschanlage Eggers Waschanlage Eggers Rückführung zur MVB noch zu klären, ggf. Asphalt / Zement FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) Glasentfrachtung wenn nötig Glasentfrachtung wenn nötig 17

18 5. Arbeitsprogramm TP IV Teilprojekt 4: "Restmineralik TARTECH" MVB - Schlacke Schlackenaufbereitung Tartech Wiesbaden Aufbereitung karbonatisierte Schlacke (Fraktionierung, Metallabscheidung) Fraktion 2-5 mm Fraktion 5-18 mm Waschanlage Eggers FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) Waschanlage Eggers FBH (Beton) / Deutag (Asphalt) Glasentfrachtung wenn nötig Glasentfrachtung wenn nötig 18

19 Recycling - für mehr Nachhaltigkeit s.luebben@srhh.de