DE102016106053A1

DE102016106053A1 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen

Info

Publication number: DE102016106053A1
Application number: DE102016106053.4A
Authority: DE
Inventors: Manfred Klinkhammer
Original assignee: SCHAUENBURG MASCHINEN- und ANLAGEN-BAU GmbH
Current assignee: SCHAUENBURG MASCHINEN- und ANLAGEN-BAU GmbH
Priority date: 2016-04-03
Filing date: 2016-04-03
Publication date: 2017-10-05
Also published as: WO2017174500A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen. Die Anlage weist eine Pumpe (4) zum Pumpen eines Asche-Wassergemisches, oder einen freien Zulauf zur Einleitung des Asche-Wassergemisches sowie eine Klassiervorrichtung (5) auf. Die Klassiervorrichtung (5) klassiert das Asche-Wassergemisch in drei Stufen in eine Grobfraktion (8), eine Mittelfraktion (9) mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion (10) mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße. Die Pumpe (4) bzw. der freie Zulauf steht derart in Strömungsverbindung mit der Klassiervorrichtung (5), dass das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in die Klassiervorrichtung gepumpt bzw. eingeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen. Bei der Asche handelt es sich insbesondere um Hausmüllverbrennungsasche (HMVA).
Bei der Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen wird das Ziel verfolgt, die Asche so zu trennen, dass mehrere unterschiedlich mit Schadstoffen belastete Anteile (Fraktionen) der Asche entstehen. Während stark schadstoffbelastete Anteile kostenaufwendig entsorgt werden müssen, können weniger stark belastete und ggf. unbelastete Anteile gewinnbringend wiederverwertet werden. Von besonderer Bedeutung bei der Aufbereitung von Asche ist die Gewinnung von Eisen- und Nichteisenmetallen aus der Asche, die besonders gewinnbringend sind.
Die Aufbereitung von Hausmüllverbrennungsasche erfolgt in einem Nassklassierungsverfahren. Hierzu wird die Asche mit Flüssigkeit versetzt.
Unter Klassierung versteht man eine Trennung eines aus Partikeln mit einer gegebenen Korngrößenverteilung bestehenden Ausgangsmaterials in mehrere Fraktionen unterschiedlicher Korngrößenverteilung. Die Klassierung dient beispielsweise dazu, die Asche in unterschiedlich stark mit Schadstoffen belastete Anteile zu trennen.
Aus der DE 10 2011 013 030 A1 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Asche durch Nassklassierung bekannt, bei dem die Asche zunächst in einem Anmaischbehälter mit Flüssigkeit gemischt und nach Absieben einer Grobfraktion als Aufgabestrom einer Klassierstufe zugeführt wird, die einen Aufstromklassierer und einen vorgeschalteten Hydrozyklon aufweist. Der Aufgabestrom umfasst eine Korngrößenverteilung zwischen 0 und 4 mm. In dem Hydrozyklon werden Feinstteilchen abgeschieden. An der Oberseite des in dem Aufstromklassierer erzeugten Fließbettes wird als Suspension eine Restfraktion mit einer Korngröße zwischen 0 mm und 0,25 mm abgezogen. An der Unterseite des Fließbettes wird eine Gutfraktion mit einem Kornspektrum zwischen 0,25 mm und 4 mm abgezogen. Die Gutfraktion kann ohne Umweltauflagen deponiert oder ggf. auch wirtschaftlich verwertet werden. Die Restfraktion enthält Schadstoffe wie zum Beispiel Schwermetalle. Sie muss unter Beachtung gesetzlicher Vorschriften entsorgt werden.
Aus der DE 10 2014 100 725 B3 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen bekannt, bei dem die Klassierstufe ebenfalls einen Aufstromklassierer und eine vorgeschalteten Hydrozyklonanlage aufweist. Die Gutfraktion wird an der Unterseite des Fließbettes abgezogen und mittels einer Siebvorrichtung entwässert. Der Siebdurchgang der Siebvorrichtung wird in die Hydrozyklonanlage zurückgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen derart zu gestalten, dass die Aufbereitungsanlagen mit einer hohen wirtschaftlichen Effizienz betrieben werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

– dass ein Asche-Wassergemisch in einer Korngröße zwischen o und maximal 5 mm zur Verfügung gestellt wird,
– dass das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in eine Klassiervorrichtung gepumpt oder im freien Zulauf in die Klassiervorrichtung eingeleitet wird,
– dass in der Klassiervorrichtung das Asche-Wassergemisch in drei Stufen in eine Grobfraktion, eine Mittelfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße klassiert wird, und
– dass nur die Grobfraktion einer Aufbereitung zur von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Aufbereitungsanlage noch wirtschaftlicher betrieben werden kann, wenn das Asche-Wassergemisch nicht, wie im Stand der Technik, lediglich in eine Gutfraktion und eine Schlechtfraktion klassiert wird, sondern dass innerhalb der Gutfraktion eine nochmalige Klassierung erfolgt. Bisher ging man davon aus, dass es wirtschaftlich optimal ist, die schadstoffbelastete Schlechtfraktion zu entsorgen und die schadstofffreie Gutfraktion der Aufbereitung zuzuleiten. Hierbei sind die Eisenmetalle und insbesondere die Nichteisenmetalle wirtschaftlich interessant. Es wurde aber gefunden, dass die Nichteisenmetalle nicht in jeder Korngröße in wirtschaftlich nutzbarer Weise vorhanden sind. Die Klassierung in drei Stufen in eine Grobfraktion, eine Mittelfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße gestattet es also, dass erfindungsgemäß lediglich die Grobfraktion einer Aufbereitung von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt wird. Dadurch, dass – anders als im Stand der Technik – die Mittelfraktion nicht der Metall-Aufbereitung zugeführt wird, kann das Verfahren insgesamt wirtschaftlicher betrieben werden. Die Mittelfraktion ist vorteilhaft weitgehend von Schadstoffen befreit. Letztere finden sich im Wesentlichen ausschließlich in der Feinfraktion.
Bei den beiden eingangs beschriebenen Verfahren ( DE 10 2011 013 030 A1 und DE 10 2014 100 725 B3 ) ist dem Aufstromklassierer ein Hydrozyklon vorgeschaltet. In dem Zyklon wird schadstoffbelasteter Schlamm abgeschieden. Mit dem Schlamm werden ca. 90% des Volumenstromes abgeschieden.
Erfindungsgemäß hingegen wird das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in die Klassiervorrichtung gepumpt oder im freien Zulauf z.B. aus dem Unterlauf eines Klassiersiebes in die Klassiervorrichtung eingeleitet und dort in drei Stufen in drei Fraktionen unterschiedlicher Korngrößen klassiert. Ein der Klassiervorrichtung vorgeschalteter Hydrozyklon ist nicht erforderlich und auch nicht gewünscht, denn es wird vorteilhaft das gesamte Asche-Wassergemisch in die Klassiervorrichtung eingeleitet.
Bei der Klassiervorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen dreistufigen Aufstromklassierer. In der Klassiervorrichtung wird das Asche-Wassergemisch auf eine Prallplatte geleitet. Unterhalb der Prallplatte wird die Grobfraktion abgezogen. Erfindungsgemäß wird lediglich diese Grobfraktion der Aufbereitung zur Gewinnung von Metall zugeführt. Mit Aufstromwasser werden in zwei weiteren Klassierstufen die Mittelfraktion und die Feinfraktion abgeschieden. Für diese – an sich bekannte – Technik des dreistufigen Aufstromklassierers wird eine bestimmte Wassermenge benötigt, die erfindungsgemäß dadurch zur Verfügung gestellt wird, dass das Asche-Wassergemisch in einer definierten Menge ohne weitere Aufbereitung in die Klassiervorrichtung gepumpt wird.
Analysen haben ergeben, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die maximale Korngröße der Mittelfraktion 1,2 mm, vorzugsweise ca. 1,0 mm, und die maximale Korngröße der Feinfraktion 0,4 mm (bzw. 400 µm), vorzugsweise ca. 0,25 mm (bzw. 250 µm), beträgt. Während im Stand der Technik die Mittelfraktion der Aufbereitung von Metall zugeführt wird, wird im Rahmen der Erfindung diese Fraktion bewusst nicht zur Metallgewinnung eingesetzt. Überraschend wurde gefunden, dass die Mittelfraktion nur wenige Nichteisenmetalle enthält, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeschieden werden können. Hierdurch wird der Wirkungsgrad gegenüber bekannten Lösungen erheblich erhöht.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei der Klassierung regelmäßig auf konkrete Korngrößen Bezug genommen wird. Allerdings sind – auch im Stand der Technik – die Trennverfahren technologisch so beschaffen, dass ein Teil der Fraktionen geringfügig über oder unter dem angegeben Wert liegen kann. Dieser Teil ist allerdings sehr klein.
Das Asche-Wassergemisch mit der Korngröße zwischen 0 und maximal 5 mm kann bereits gemischt von dritter Seite bei dem Betreiber der Anlage angeliefert werden. Bevorzugt wird von dritter Seite jedoch lediglich die Asche aus der Müllverbrennungsanlage zur Verfügung gestellt. Die Asche enthält einen Korngrößenanteil von grob 0 bis 150 mm, ggf. auch mit teilweise größeren Bestandteilen. Die Asche wird in Weiterbildung des Verfahrens in einem Anmaischbehälter mit Flüssigkeit gemischt und nachfolgend klassiert, bevor das Gemisch in die Klassiervorrichtung gepumpt wird. Die Klassierung vor dem Pumpvorgang kann mehrstufig erfolgen. Schließlich erhält man ein Asche-Wassergemisch in einer Korngrößenverteilung zwischen 0 und maximal 5 mm, vorzugsweise zwischen 0 und etwa 2 mm. Dieses Asche-Wassergemisch wird ohne weitere Aufbereitung, insbesondere ohne Zwischenschaltung eines Zyklons, in die Klassiervorrichtung gepumpt und in dieser dreistufig in die drei Fraktionen klassiert, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Die Grobfraktion wird der Aufbereitung zur von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt. Hierbei handelt es sich insbesondere um Nichteisenmetall, das eine besondere Wertschöpfung bedeutet. Vorzugsweise wird die Grobfraktion zunächst entwässert und anschließend in einer Nachreinigungsstufe gereinigt, bevor sie der Aufbereitung von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt wird. Es wurde gefunden, dass die Entwässerung und anschließende Nachreinigung den Wirkungsgrad nochmals erhöht, da die herkömmlichen Eisen- und Nichteisenabscheider die Eisenmetalle und die Nichteisenmetalle besser sondieren können, und auch die in der Mineralik enthaltenden Salze stark reduziert werden können.
Vorzugsweise wird das Verfahren in einem geschlossenen Flüssigkeitskreislauf betrieben. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass auch bei einem geschlossenen Kreislauf ein Teil der Flüssigkeit aus dem System entweicht, beispielsweise durch Anhaftung von Flüssigkeit an entnommenen Fraktionen oder durch Verdunstung. Dieser Teil der Flüssigkeit muss wieder in das System eingebracht werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei ergeben, dass Ergänzungswasser in der Nachreinigungsstufe dem Kreislauf hinzugegeben wird. Die Zugabe des frischen Ergänzungswassers in Ausgleich des Verlustwassers an dieser Stelle hat den zusätzlichen Vorteil, dass das Ergänzungswasser dort zugeführt wird, wo es zusätzlich auch die Aufgabe der Reduzierung von Salzen in der der Grobfraktion übernehmen kann.
Im Stand der Technik haben sich teilweise Probleme mit Schaumbildung bei der Schlechtfraktion ergeben. Die Schaumbildung kann den Verfahrensablauf erheblich stören.
Versuche haben ergeben, dass die Schaumbildung auch auf in der Feinfraktion enthaltene Leichtstoffe zurückzuführen ist. Die Leichtstoffe beinhalten auch zum Beispiel unverbrannte organische Bestandteile. Diese Leichtstoffe gelangen aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts bei der Klassierung mit in die Feinfraktion, wenngleich sie einen größeren Durchmesser als die Feinfraktion aufweisen, der durchaus 3 bis 5 mm betragen kann. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Feinfraktion nach der Klassiervorrichtung Leichtstoffe entnommen werden. Die Entnahme erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach der Klassiervorrichtung.
Die Entnahme von Leichtstoffen aus der schlammartigen Feinfraktion ist schwierig. Dies hängt damit zusammen, dass die Feinfraktion einen feinen Schlamm bildet, der die Öffnungen herkömmlicher Siebvorrichtungen schnell zusetzen kann. In wesentlicher Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Entnahme der Leichtstoffe mit einem Bogensieb erfolgt. Ein Bogensieb als solches ist bekannt. Überraschenderweise eignet es sich zur Entnahme der Leichtstoffe hervorragend. Der Vorteil liegt darin, dass sich das Bogensieb nicht zusetzt, so dass das erfindungsgemäße Verfahren störungsfrei im Dauerbetrieb betrieben werden kann.
Weitere Versuche haben ergeben, dass – überraschend – lediglich ein bestimmter Anteil der Feinfraktion für eine stabile Schaumbildung verantwortlich ist. Vor diesem Hintergrund ist es vorteilhaft, wenn die Feinfraktion ggf. nach Entnahme von Leichtstoffen in eine verbleibende Feinfraktion und eine Feinstfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße klassiert und die verbleibende Feinfraktion entsorgt wird. Bevorzugt erfolgt die Klassierung in einem Hydrozyklon. In den Versuchen wurde ferner festgestellt, dass auch die Reaktionszeit einen wesentlichen Einfluss auf die Schaumbildung hat. Dadurch, dass die verbleibende Feinfraktion unmittelbar oder nach Entnahme der Leichtstoffe aus dem System genommen wird, hat die verbleibende Feinfraktion keine Möglichkeit, lange mit der Flüssigkeit zu reagieren. Die Schaumbildung wird wirkungsvoll vermieden.
Vorteilhafterweise weist die Feinstfraktion eine maximale Korngröße von 70 µm, vorteilhaft 50 µm, insbesondere ca. 30 µm, oder kleiner auf. Auch dieser Anteil ermöglicht noch eine gewisse Schaumbildung. Allerdings wurde gefunden, dass dieser Schaum nicht stabil ist, sondern sich nach kurzer Zeit ohne Zuhilfenahme von Chemikalien zersetzt. Insoweit hat die Schaumbildung keinen Einfluss auf einen störungsfreien Dauerbetrieb.
Die verbleibende Feinfraktion wird entsorgt. Vorzugsweise wird vor der Entsorgung die verbleibende Feinfraktion auf einem Schwingentwässerer zunächst weitestgehend statisch entwässert und dann von diesem abtransportiert.
Bei der Entwässerung wird ein Schlamm-Flüssigkeitsgemisch in Form eines Filtrates gebildet, das einer Hydrozyklonstufe zugeführt wird, aus der eine Fraktion (Unterlauf) zurück zur statischen Entwässerung geführt wird. Der Überlauf der Hydrozyklonstufe wird vorzugsweise in Setzbecken geleitet.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die aus der Klassiervorrichtung kommende Feinfraktion nochmals klassiert wird. Die hierdurch entstehende Feinstfraktion weist eine nur sehr geringe Schadstoffbelastung auf. Hinzu kommt, dass in dieser Fraktion überraschend wenig schaumbildende Substanzen enthalten sind. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Feinstfraktion in mindestens ein Setzbecken mit mindestens einer Setzkammer geleitet wird, in dem sich die Feinstfraktion absetzen kann. Trotz der relativ langen Verweildauer mit der Flüssigkeit entsteht bei dieser Feinstfraktion kein stabiler Schaum, der prozessstörend ist. Überraschend wurde gefunden, dass nach dem Absetzen der Feinstfraktion die im Absetzbecken verbleibende Flüssigkeit den Einleitungskriterien für öffentliches Abwasser in Bezug auf Schwermetalle entspricht. Dies bedeutet, dass diese Flüssigkeit durch entsprechendes Nachfüllen von prozessbedingt notwendigem Ergänzungswasser auch in Bezug auf Salzkriterien wie Chloride sehr lange im eigenen Kreislauf betrieben werden kann, bevor ein Austausch der sich in den Becken befindenden Flüssigkeit erfolgen muss.
Der sich aus der Feinstfraktion abgesetzte Feinschlamm wird vorteilhaft mit einer Dickstoffpumpe abgepumpt.
In dem Absetzbecken ist ein möglichst vollständiger Austrag des abgesetzten Feinschlamms vorteilhaft. Vor diesem Hintergrund wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Setzbecken ein Einsatz mit Leitwänden angeordnet ist, die sich in Richtung auf die Pumpe verjüngen. Die Leitwände können perforiert sein. Sie sorgen dafür, dass der Feinschlamm der Pumpe zugeleitet wird, damit diese den Feinschlamm möglichst vollständig abziehen kann. Vorzugsweise wird der Feinschlamm über eine Zeitsteuerung abgezogen.
Vorstehend wurde bereits ausgeführt, dass die Qualität der Flüssigkeit in dem Absetzbecken überraschend gut ist. Dies wird auch darauf zurückgeführt, dass die aus der Klassiervorrichtung stammende Feinfraktion nochmals klassiert wird und lediglich die daraus entstehende Feinstfraktion in das Absetzbecken geleitet wird. Die hohe Wasserqualität hat wie vorstehend ausgeführt einen positiven Einfluss auf den Flüssigkeitskreislauf des Verfahrens. Das Absetzbecken gestattet ferner eine kostengünstige Entsorgung, da belastete Feststoffe mit einer sehr geringen Wassermenge von dem hohen Anteil an feststofffreiem Wasser getrennt entsorgt werden können.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch eine Anlage zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen gelöst, die erfindungsgemäß eine Pumpe zum Pumpen eines Asche-Wassergemisches oder einen freien Zulauf zur Einleitung des Asche-Wassergemisches in die Anlage z.B. aus dem Unterlauf eines Klassiersiebes und eine Klassiervorrichtung zum Klassieren des Asche-Wassergemisches in drei Stufen in eine Grobfraktion, eine Mittelfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße aufweist, wobei die Pumpe bzw. der freie Zulauf derart in Strömungsverbindung mit der Klassiervorrichtung steht, dass das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in die Klassiervorrichtung gepumpt bzw. eingeleitet wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Unteransprüchen beansprucht. Ihre Vorteile wurden vorstehend erläutert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der anhängenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1: ein Verfahrensschema einer erfindungsgemäßen Versuchsanlage; und
2: in schematischer Darstellung eine Klassiervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Asche wird über ein Transportband 1 in einer Korngrößenverteilung von 0 bis 150 mm oder kleiner (vorzugsweise maximal 60 mm) in einen Anmaischbehälter 2 aufgegeben. In dem Anmaischbehälter 2 wird die Asche mit Flüssigkeit gemischt und als Asche-Wassergemisch einer Klassierstation 3 zugeführt. Dort wird das Asche-Wassergemisch vorklassiert in eine Fraktion von ca. 5 bis maximal 150 mm, die zu einer Trockenaufbereitung verbracht wird, und eine Fraktion von ca. 0 mm bis maximal 5 mm. Vorzugsweise beträgt die Korngrößenverteilung zwischen 0 und ca. 2 mm. Diese Fraktion wird als Asche-Wassergemisch mittels einer Pumpe 4 in eine Klassiervorrichtung 5 gepumpt, ohne dass das Asche-Wassergemisch einer weiteren Aufbereitung unterzogen wird. Vorzugsweise wird der gesamte Volumenstrom des Asche-Wassergemisches in die Klassiervorrichtung 5 gepumpt. Alternativ wird das Asche-Wassergemisch erfindungsgemäß in einem freien Zulauf (ohne Pumpe) in die Klassiervorrichtung 5 eingeleitet. Dann wird der für die Klassiervorrichtung 5 erforderliche Volumenstrom ausschließlich durch die Schwerkraft des Asche-Wassergemisches zur Verfügung gestellt.
Bei der Klassiervorrichtung 5 handelt es sich um eine dreistufige Klassiervorrichtung. Die Klassiervorrichtung 5 weist einen Einfüllstutzen 6 auf, der mit einer Prallplatte 7 zusammenwirkt. In 1 ist die Klassiervorrichtung lediglich grob-schematisch dargestellt und in 2 näher erläutert. An dieser Stelle sei lediglich angemerkt, dass eine direkte Aufgabe des Asche-Wassergemisches ohne weitere Aufbereitung (beispielsweise mittels eines Hydrozyklons) deshalb besonders wichtig ist, weil sowohl die Geschwindigkeit als auch die Menge des Volumenstroms benötigt wird, um das Asche-Wassergemisch in erfindungsgemäß drei Fraktionen zu klassieren.
In der Klassiervorrichtung 5 wird das Asche-Wassergemisch in drei Stufen in eine Grobfraktion 8, eine Mittelfraktion 9 mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion 10 mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße klassiert. Die maximale Korngröße der jeweils kleineren Fraktion ist also kleiner als die minimale Korngröße der jeweils größeren Fraktion, wobei zuvor darauf hingewiesen worden ist, dass es technologisch bedingt zu (geringfügigen) Überschneidungen der Korngrößenbereiche kommen kann. Die Korngröße der Mittelfraktion 9 beträgt maximal 1,2 mm, vorzugsweise maximal 1,0 mm. Die maximale Korngröße der Feinfraktion 10 beträgt 0,4 mm, vorzugsweise ca. 0,25 mm. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion 10 eine Korngrößenverteilung von 0 bis 0,25 mm, die Mittelfraktion 9 eine Korngrößenverteilung von 0,25 bis 1 mm und die Grobfraktion eine Korngrößenverteilung von 1 bis 2 mm aufweist.
Lediglich die Grobfraktion 8 wird erfindungsgemäß einer Aufbereitung von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt. Hierzu wird – optional – in einem ersten Schritt die Grobfraktion in einem Entwässerer 11 entwässert. Anschließend wird die entwässerte Grobfraktion in einer Nachreinigungsstufe 12 gereinigt. Hierzu wird in den Flüssigkeitskreislauf des Gesamtsystems Ergänzungswasser hinzugeführt, wie es durch den Pfeil 13 gekennzeichnet ist. Das frische Ergänzungswasser 13 reinigt einerseits die Grobfraktion und erhöht dadurch den Wirkungsgrad der anschließenden Aufbereitung zur Gewinnung von Metall. Andererseits gleicht das Ergänzungswasser aus dem Flüssigkeitskreislauf entwichene Flüssigkeit aus. Schließlich erfolgt die Metallgewinnung in einem Eisenabscheider 14 durch beispielsweise einen Überbandmagneten und einem Nichteisenabscheider 15. Das Nichteisenmetall wird in einem Container 16 gesammelt. Der Rest der Grobfraktion wird verhaldet (Halde 17).
In der Klassiervorrichtung 5 werden in drei Stufen eine Grobfraktion 8, eine Mittelfraktion 9 und eine Feinfraktion 10 klassiert. Die Mittelfraktion weist vorzugsweise eine maximale Korngröße von 1,2, insbesondere 1,0, auf. Sie wird – entgegen dem Stand der Technik – nicht der Metallgewinnung zugeführt. Vielmehr wurde erkannt, dass die Mittelfraktion 9 keine Nichteisenmetalle oder nur einen sehr geringen Anteil an Nichteisenmetallen aufweist. Dieser Anteil wurde im Stand der Technik regelmäßig mit bei der Metallgewinnung verwendet. Erfindungsgemäß hingegen wird lediglich die Grobfraktion 8 der Metallaufbereitung zugeführt. Dies ermöglicht das Betreiben der Anlage mit einem hohen Grad an Wirtschaftlichkeit.
Die Mittelfraktion 9 wird in einem Entwässerer 18 entwässert und auf eine Halde 19 verbracht. Da das Material weitgehend von Schadstoffen befreit ist, kann es zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise für Baustoffe eingesetzt werden. Vorzugsweise ist eine Rezirkulation 20 vorgesehen, über die Flüssigkeit aus dem Überlauf des Hydrozyklons 21 zur Niveauregulierung des Pumpensumpfes unterhalb des Schwingentwässerers 18 dient. Der Hydrozyklon sorgt für eine Wasservorabscheidung. Gleichzeitig dient er der Eindickung des Materials im Unterlauf.
Die Feinfraktion 10 hat eine maximale Korngröße von ca. 0,4 mm, insbesondere von ca. 0,25 mm. Hierbei handelt es sich um mit Schadstoffen kontaminierten Schlamm. Bei der Ausbringung der Feinfraktion ist es technologisch nicht ausgeschlossen, dass auch Leichtstoffe mit einem teilweise deutlich größeren Durchmesser, aber einem geringeren spezifischen Gewicht mit der Feinfraktion ausgetragen werden. Bei den Leichtstoffen handelt es sich beispielsweise um Styropor oder um nicht verbranntes organisches Material. Diese Leichtstoffe sind mit verantwortlich für eine unerwünschte Schaumbildung. Vorzugsweise ist der Klassiervorrichtung 5 ein Bogensieb 22 nachgeschaltet, mit dem die Leichtstoffe abgetrennt werden können. Das Bogensieb 22 eignet sich in hervorragender Weise für die Abscheidung der Leichtstoffe, da es sich auch im Dauerbetrieb nicht zusetzt. Die Leichtstoffe werden in einem Container 23 gesammelt.
Die Feinfraktion 10 wird nach der Entnahme der Leichtstoffe in einem Pumpensumpf 24 aufgenommen und mittels einer Pumpe 25 zu einer Hydrozyklonanlage 26 gepumpt, die vorliegend als Multizyklonanlage ausgestaltet ist. In der Hydrozyklonanlage 26 wird die Feinfraktion in eine verbleibende Feinfraktion 27 und Feinstfraktion 28 klassiert. Die Feinstfraktion hat vorzugsweise eine maximale Korngröße von 70 µm, vorteilhaft 50 µm, insbesondere ca. 30 µm.
Die verbleibende Feinfraktion 27 wird in einem Entwässerer 29 entwässert. Bei dem Entwässerer 29 handelt es sich vorzugsweise um einen Schwingentwässerer. Dieser arbeitet vorzugsweise in Intervallen. Bei der Entwässerung entsteht ein Schlamm-Flüssigkeitsgemisch, das mittels einer Pumpe 30 einer Hydrozyklonstufe 31 zugeführt wird. Diese ist so eingestellt, dass eine Fraktion 32 von mindestens 20 µm, vorzugsweise mindestens 30 µm, zurück in den Entwässerer 29 geführt wird.
Die Feinstfraktion 28 wird in ein Setzbecken 33 geleitet, das eine Mehrzahl von Setzkammern 34 aufweist. In dem Setzbecken 33 ist ferner ein Einsatz 35 mit Leitwänden angeordnet, die sich in Richtung auf eine Pumpe 36 hin verjüngen. In dem Setzbecken setzt sich Feinschlamm ab. Der Einsatz 35 mit seinen sich verjüngenden Leitwänden sorgt dafür, dass der Feinschlamm vorteilhaft der Pumpe 36 zugeleitet wird. Bei der Pumpe 36 handelt es sich um eine Dickstoffpumpe, die den Feinschlamm zu dem Entwässerer 29 pumpt.
Nach dem Absetzen der Feinstfraktion 28 in dem Setzbecken 33 verbleibt eine Flüssigkeit 37, die aus dem Setzbecken entnommen und ggf. unter Zwischenschaltung eines Klärbehälters 28 zu einem Prozesswasserverteiler 39 gepumpt wird. Die Qualität der Flüssigkeit 37 ist so gut, dass sie einerseits als Prozesswasser in den Flüssigkeitskreislauf des Gesamtsystems zurückgeführt werden kann, und andererseits auch ohne weitere Aufbereitung günstig entsorgt werden kann.
2 zeigt die Klassiervorrichtung 5 schematisch in einer vergrößerten Ansicht. Es handelt sich um einen Aufstromklassierer. Das Asche-Wassergemisch wird in den Einfüllstutzen 6 eingefüllt. Danach gelangt es auf die Prallplatte 7. Bei dieser Technologie bedarf es einer bestimmten Mindest-Strömungsgeschwindigkeit des Asche-Wassergemisches, die besonders vorteilhaft durch eine Aufgabe ohne weitere Aufbereitung zur Verfügung gestellt werden kann. Durch Öffnungen 40 wird Aufstromwasser in die Klassiervorrichtung eingefüllt, das entgegen der Einfüllrichtung des Asche-Wassergemisches gerichtet ist. Die Klassiervorrichtung ist so ausgelegt und eingerichtet, dass sich gegen die Strömungsrichtung des Aufstromwassers die Grobfraktion 8 absenkt und aus der Klassiervorrichtung abgezogen wird. Das übrige Asche-Wassergemisch gelangt in eine zweite (umlaufende) Stufe 41 der Klassiervorrichtung 5. Auch hier wird Aufstromwasser durch Öffnungen 40 eingefüllt, das entgegen der Senkbewegung der Mittelfraktion gerichtet ist. Die Mittelfraktion 9 wird aus der zweiten Stufe 41 abgezogen, wie es durch den Pfeil 9 gekennzeichnet ist. Die Feinfraktion 10 wird in einer dritten Stufe 42 entnommen. Hierbei handelt es sich um feinste Teilchen mit einer Korngröße von maximal 0,4 mm sowie um Leichtstoffe.
Bezugszeichenliste

1: Förderband
2: Anmaischbehälter
3: Klassierstation
4: Pumpe
5: Klassiervorrichtung
6: Einfüllstutzen
7: Prallplate
8: Grobfraktion
9: Mittelfraktion
10: Feinfraktion
11: Entwässerer
12: Nachreinigungsstufe
13: Frischwasser
14: Eisenabscheider
15: Nichteisenabscheider
16: Container
17: Halde
18: Entwässerer
19: Halde
20: Rezirkulation
21: Hydrozyklon
22: Bogensieb
23: Container
24: Pumpensumpf
25: Pumpe
26: Hydrozyklonanlage
27: verbleibende Feinfraktion
28: Feinstfraktion
29: Entwässerer
30: Pumpe
31: Hydrozyklon
32: Fraktion
33: Absetzbecken
34: Setzkammer
35: Einsatz
36: Pumpe
37: Flüssigkeit
38: Klärbehälter
39: Prozesswasserverteiler
40: Öffnung
41: Zweite Stufe
42: Dritte Stufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011013030 A1 [0005]
DE 102014100725 B3 [0006, 0010]
DE 102011 [0010]

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen, wobei – ein Asche-Wassergemisch in einer Korngröße zwischen o und maximal 5 mm zur Verfügung gestellt wird, – das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in eine Klassiervorrichtung gepumpt oder im freien Zulauf in die Klassiervorrichtung eingeleitet wird, – in der Klassiervorrichtung das Asche-Wassergemisch in drei Stufen in eine Grobfraktion, eine Mittelfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße klassiert wird, und wobei – nur die Grobfraktion einer Aufbereitung zur von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Korngröße der Mittelfraktion 1,2 mm, vorzugsweise ca. 1,0 mm, und die maximale Korngröße der Feinfraktion 0,4 mm, vorzugsweise ca. 0,25 mm, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Asche zur Herstellung des Asche-Wassergemisches mit Flüssigkeit gemischt und nachfolgend klassiert wird, bevor es in die Klassiervorrichtung gepumpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobfraktion zunächst entwässert und anschließend in einer Nachreinigungsstufe gereinigt wird, bevor sie der Aufbereitung von in der Grobfraktion enthaltenem Metall zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem geschlossenen Kreislauf betrieben wird und dass vorzugsweise in der Nachreinigungsstufe dem Kreislauf Ergänzungswasser hinzugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinfraktion nach der Klassiervorrichtung Leichtstoffe entnommen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme der Leichtstoffe mittels eines Bogensiebs erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinfraktion ggf. nach Entnahme von Leichtstoffen in eine verbleibende Feinfraktion und eine Feinstfraktion mit einer kleineren maximalen Korngröße klassiert wird und dass die verbleibende Feinfraktion entsorgt wird, wobei vorzugsweise die Feinstfraktion eine maximale Korngröße von 70 µm, vorteilhaft 50 µm, insbesondere ca. 30 µm, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entsorgung der verbleibenden Feinfraktion die verbleibende Feinfraktion entwässert wird, und dass die Entwässerung auf einem Schwingentwässerer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entwässerung ein Schlamm-Flüssigkeitsgemisch entsteht, das einer Hydrozyklonstufe zugeführt wird, aus der eine Fraktion mit einer Korngröße von mindestens 20 µm, vorzugsweise mindestens 30 µm, zurück in die Entwässerung geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstfraktion in mindestens ein Setzbecken mit mindestens einer Setzkammer geleitet wird, in dem sich die Feinstfraktion absetzt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich aus der Feinstfraktion abgesetzter Feinschlamm mit einer Dickstoffpumpe abgepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Setzbecken ein Einsatz mit Leitwänden angeordnet ist, die sich in Richtung auf die Pumpe verjüngen.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinschlamm zeitgesteuert abgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der nach dem Absetzen der Feinstfraktion verbleibende Flüssigkeit zurück in den Kreislauf zurückgeführt und/oder ohne weitere Aufbereitung in eine öffentliche Kanalisation geleitet wird.
Anlage zur Aufbereitung von Asche aus Müllverbrennungsanlagen, mit – einer Pumpe (4) zum Pumpen eines Asche-Wassergemisches, oder einem freien Zulauf zur Einleitung des Asche-Wassergemisches, und mit – einer Klassiervorrichtung (5) zum Klassieren des Asche-Wassergemisches in drei Stufen in eine Grobfraktion (8), eine Mittelfraktion (9) mit einer kleineren maximalen Korngröße und eine Feinfraktion (10) mit einer wiederum kleineren maximalen Korngröße, – wobei die Pumpe (4) bzw. der freie Zulauf derart in Strömungsverbindung mit der Klassiervorrichtung (5) steht, dass das Asche-Wassergemisch ohne weitere Aufbereitung in die Klassiervorrichtung gepumpt bzw. eingeleitet wird.
Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassiervorrichtung (5) derart ausgelegt und eingerichtet ist, dass die maximale Korngröße der Mittelfraktion (9) 1,2 mm, vorzugsweise 1,0 mm, und die maximale Korngröße der Feinfraktion (10) 0,4 mm, vorzugsweise 0,25 mm, beträgt.
Anlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpe (4) eine Klassierstufe (3) vorgeschaltet ist, in der das Asche-Wassergemisch vorklassiert wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Klassiervorrichtung (5) eine Entwässerungseinrichtung (11) und eine Nachreinigungsstufe (12) zum Entwässern und Nachreinigen der Grobfraktion (8) nachgeschaltet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage einen im Wesentlichen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf sowie vorzugsweise einen Ergänzungswasserzulauf (13) zur Speisung der Nachreinigungsstufe (12) mit Ergänzungswasser aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Klassiervorrichtung (5) ein Bogensieb (22) zur Entnahme von in der Feinfraktion (10) enthaltenen Leichtstoffen nachgeschaltet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Klassiervorrichtung (5) ggf. unter Zwischenschaltung eines Bogensiebs (22) eine Hydrozyklonanlage (26) nachgeschaltet ist, die derart ausgelegt und eingerichtet ist, dass die aus der Klassiervorrichtung (5) stammende Feinfraktion (10) in eine verbleibende Feinfraktion (27) und eine Feinstfraktion (28) mit einer kleineren maximalen Korngröße klassiert wird, wobei die Feinstfraktion (28) eine maximale Korngröße von 70 µm, vorteilhaft 50 µm, insbesondere ca. 30 µm, aufweist.
Anlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrozyklonanlage (26) ein Entwässerer (29), insbesondere ein Schwingentwässerer, nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Entwässerer (29) mit einer Hydrozyklonstufe (31) derart zusammenwirkt, dass aus dem Entwässerer (29) kommendes Schlamm-Flüssigkeitsgemisch der Hydrozyklonstufe (31) zugeführt wird, und dass die Hydrozyklonstufe (31) derart ausgelegt und eingerichtet ist, dass eine Fraktion (32) von mindestens 20 µm, vorzugsweise mindestens 30 µm zurück zu dem Entwässerer (29) geleitet wird.
Anlage nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrozyklonanlage (26) ein Setzbecken (33) zum Absetzen der Feinstfraktion (28) nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Dickstoffpumpe (36) zum Abpumpen von abgesetztem Feinschlamm.
Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Setzbecken (33) ein Einsatz (35) mit Leitwänden angeordnet ist, die sich in Richtung auf die Dickstoffpumpe (36) verjüngen.