DE19520651A1

DE19520651A1 - Verfahren zur Verwertung und Entsorgung von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen

Info

Publication number: DE19520651A1
Application number: DE1995120651
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Ing Fuenders
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2015-06-10
Also published as: DE19520651B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung und Entsorgung von Klärschlämmen durch Einsatz derselben in der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie.

1. Anwendungsgebiet der Erfindung

In der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie wird seit langer Zeit die Verhüttung von Eisenoxiden mit Hilfe von Reduktionsmitteln wie Kohlenstoff, Kohlenmonoxid usw. in großem Umfang durchgeführt.

Im Folgenden soll anhand der Funktionsweise eines Hochofens der prinzipielle Verfahrensweg eines Verhüt tungsprozesses dargestellt werden.

In der sogenannten Möllersäule werden zunächst schichtweise in den Hochofen gegeben:

a) Eisenträger, in der Regel Erze
b) Kohlenstoffträger, wie z. B. Koks
c) Schlackenbildner, die sowohl die Gangart des Erzes binden als auch metallurgische Arbeit - beispielsweise eine Entschwefelung des Rohei sens - leisten sollen.

Die Möllersäule wird von unten von einem Reduktions gas durchströmt, wodurch die Eisenoxide reduziert werden und sich das reduzierte Eisen in flüssiger Form im Gestell des Ofens sammelt.

Die Fortentwicklung dieses Reduktionsverfahrens hat zu einer Vielzahl von verschiedenen Varianten geführt, mit denen sich in den meisten Fällen die heutzutage hohen Anforderungen an die modernen Roheisen-Stahlsorten erfül len lassen.

Eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung dieser modernen Reduktionsverfahren ist eine strenge Auswahl an exakt definierten, qualitativ hochwer tigen Einsatzstoffen, die insbesondere den im folgenden beschriebenen Qualitätsanforderungen genügen müssen.

a) Die Eisenträger sollen
- einen hohen Gehalt an Eisen, jedoch
- einen niedrigen Anteil an Gangart sowie
- eine gute Reaktionsfähigkeit durch den Einsatz in Form von Pellets o. ä. aufweisen.
b) Die Kohlenstoffträger sollen
- eine hohe mechanische Festigkeit,
- einen geringen Anteil an flüchtigen Bestandteilen,
- geringe Schwefelgehalte,
- keine Alkalien oder Zn- bzw. Pb-Träger usw. sowie
- einen geringen Aschegehalt aufweisen.
c) Die Schlackenbildner sollen
- einen möglichst geringen Gehalt an Alkalien sowie an Zn bzw. Pb aufweisen,
- in Bezug auf die metallurgische Aufgabenstellung, wie beispielsweise der Basizitätseinstellung, der Entschwefelungsfähigkeit, der Einstellung der Schlackenviskosität und dem Schmelzpunkt der Schlacke usw. wirksam sein und möglichst
- Reststoffe bilden, die weiter verwertbar sind.

Des weiteren sollen die genannten Einsatzstoffe preiswert sein.

Wegen der hohen Qualitätsanforderungen kommen derzeit zahlreiche minderwertigere Einsatzstoffe in der anfallen den Form bei der Verhüttung von Eisenoxiden nicht mehr zum Einsatz.

Die Konsequenz davon ist, daß sowohl die Anzahl, als auch die Menge an minderwertigeren Stoffen immer mehr zunimmt. Da derzeit diese an und für sich noch durchaus gehaltvollen Rohstoffe nicht eingesetzt werden, übersteigt die zu deponierende Abfallstoffmenge im Extremfall den maximal deponierbaren Wert.

Dies gilt insbesondere für Klärschlämme.

2. Stand der Technik

Die Entsorgung von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen stellt zunehmend ein Problem dar. Dies ist u. a. dadurch bedingt, daß

a) der Verwertung als Dünger in der Agrarwirtschaft biologische Grenzen gesetzt sind,
b) die oft hohe Kontamination mit Schwermetallen eine Verwertung als Dünger ausschließt,
c) eine thermische Verarbeitung durch den relativ geringen Energieinhalt und den hohen Aschegehalt nicht nur unwirtschaftlich ist, sondern hierbei auch wieder neue zu deponierende Verbrennungs rückstände anfallen,
d) der Deponieraum wegen der chemischen und physi kalischen Brisanz der Klärschlämme bzw. deren Verbrennungsrückstände sehr knapp und daher auch kostenintensiv ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, Klär- bzw. Wasser werksschlämme insbesondere unter dem Gesichtspunkt gerin ger Kosten und guter Umweltverträglichkeit zu verwerten, so daß eine Entsorgung der Klär- bzw. Wasserwerksschlämme durch eine Lagerung in geeignetem Deponieräumen oder durch eine gesonderte Aufbereitung weitestgehend überflüssig wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge gebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

3. Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens

Die Möglichkeit, Klär- bzw. Wasserwerksschlämme in Formkörper, die für die Stahlherstellung benötigte Ein satzstoffe enthalten können, einzubauen und dann in Ei sen-, Stahl- und Gießereiindustrie zu verarbeiten, ist für die Verwertung von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen nahezu ideal. Dies gilt sowohl für Klär- bzw. Wasserwerksschlämme an sich, als auch für die nach einer thermischen Vorver arbeitung von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen zurückblei bende Asche.

Zwar haben Klär- bzw. Wasserwerksschlämme von Hause aus einen nur geringen Energieinhalt, dieser reicht aber aus, um den Energieverlust, der durch das Aufheizen und Aufschmelzen der Formkörper im Schmelzaggregat entsteht, auszugleichen. Da der Energieinhalt der in modernen biolo gischen Abwasserreinigungsanlagen entstehenden Klär- bzw. Wasserwerksschlämme durch Zudosierung von sogenannter Biokohle, die der Immobilisierung der an dem Ab bau(reinigungs)prozessen beteiligten Mikroorganismen und damit einer Verbesserung der Reinigungsleistung dient, deutlich erhöht ist, kann durch Zugabe desselben zu den Einsatzstoffen sogar das Energieeinbringen in dem Reaktor erhöht werden.

Die bei einer thermischen Vorverarbeitung als Rück stand verbleibende Asche von Klär- bzw. Wasserwerksschläm men besteht in der Regel aus biologisch nicht abbaubaren mineralogischen Phasen. Diese können in der Schlackenme tallurgie durchaus einer sinnvollen Verwertung zugeführt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit nicht nur ein Entsorgungsproblem gelöst, sondern durch den Ein satz der Klär- bzw. Wasserwerksschlämme bzw. deren Aschen lassen sich natürliche Rohstoffe einsparen.

Im einzelnen können Klär- bzw. Wasserwerksschlämme den Einsatzstoffen

a) als Schlackenbildner,
b) als Mittel zur Formstabilisierung von für die Stahlherstellung benötigte Zusatzstoffe enthal tenden Formlingen,
c) als Träger von Katalysatoren,
d) zur Reduktion von Eisenoxid sowie
e) zum Energieeinbringen in einen Reaktor

zugegeben werden.

Es werden demgemäß durch das erfindungsgemäße Ver fahren u. a. folgende Vorteile erzielt:

a) Die Klär- bzw. Wasserwerksschlämme braucht nicht mehr deponiert zu werden, wodurch sich positive Auswirkungen auf den Umweltschutz ergeben.
b) Der Klär- bzw. Wasserwerksschlamm enthält für den Verhüttungsprozeß benötigte Energieträger, die gegebenenfalls noch mit Kohlenstoff angerei chert werden können.
c) Der Klär- bzw. Wasserwerksschlamm enthält für die Reduktion benötigte Kohlenstoffträger.
d) Der Klär- bzw. Wasserwerksschlamm enthält für die Schlackenmetallurgie benötigte Mineralien.
e) Der Klär- bzw. Wasserwerksschlamm enthält für die Stabilität der Formlinge im Laufe des Reduk tionsprozesses erforderliche Mineralien als Bin der.
f) Je nach Anlage kann der Klärschlamm die für eine Katalysatorwirkung erforderlichen Gehalt an FeCl₃, Natriumverbindungen, Eisenhydroxide usw. enthalten. FeCl₃ beispielsweise dient bei eini gen Kläranlagen der Einstellung des ph-Wertes der zu reinigenden Abwässer.

4. Rohstoffe und Herstellung der Einsatzstoffe

Die in der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie in sehr großen Mengen verarbeiteten Einsatzstoffen sind in der Regel natürlichen Ursprungs. Allen natürlichen Roh stoffen ist gemeinsam, daß sie mit Ballaststoffen behaftet sind, die der Verbraucher nicht haben will, die er aber zwangsläufig mit einkaufen und verarbeiten muß. Aus diesem Grunde gibt es eine ganze Reihe von Toleranzen, die von vornherein in den Gattierungsrechnungen mit berücksichtigt und oftmals garnicht ganz ausgeschöpft werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden einer seits diese Toleranzen sinnvoll genutzt, andererseits der überwiegende Anteil der Klärschlammbestandteile metallur gisch sinnvoll genutzt.

Die natürlichen Rohstoffe der Einsatzstoffe lassen sich auch durch synthetische Stoffe ersetzen, welche aus verschiedenen Abfallstoffen bestehen, die in ganz bestimm ter auf den späteren Einsatzzweck abzielender Art mitein ander vermischt und in Formkörper eingebaut sind. Diese synthetischen Einsatzstoffe können ihre Wirksamkeit ohne weiteres auch ohne den Einsatz von Klär- bzw. Wasserwerks schlämmen entfalten.

Im Folgenden werden Stoffe der Abfallwirtschaft sowie Verfahren zur Herstellung der Einsatzstoffe aufgeführt, die hier zum Einsatz gelangen können. Die Liste erhebt allerdings nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.

4.1 Kohlenstoffträger von minderwertiger Qualität bzw. aus dem Abfallbereich

Durch den Einsatz von Kohleträgern, für die man in der anfallenden Form keine ausreichende wirtschaftliche Verwendung hat, läßt sich der Energieinhalt der Einsatz stoffe erhöhen, wodurch diese gleichzeitig zum Energieein bringen in einen Reaktor Verwendung finden können. Als derartige Kohleträger kommen beispielsweise in Betracht:

a) Schlämme aus der Kohlenwäsche
b) Bergehalden oder artverwandte Produkte mit nur noch geringen Kohlenstoffgehalten
c) Kohlen mit einem hohen Gehalt an Asche
d) Kokse und Kohlen aus der Kohle-fördernden Indu strie, die sich nur sehr kostenintensiv aufbe reiten lassen
e) Flugaschen aus dem Kraftwerksbereich
f) Abfallkohlen bzw. Kokse aus der chemischen Indu strie
g) Filterstäube
h) Schlämme aus verschiedenen Wasseraufbereitungs systemen.

4.2 Minderwertige Eisenträger

Des weiteren können Eisenträger zum Einsatz gelangen, für die man sonst keine sinnvolle wirtschaftliche Verwen dung hat. Als Beispiele seien genannt:

a) Walzzunder
b) Abbrände der chemischen Industrie
c) Schleifschlämme
d) Strahlmittel auf der Basis Eisen/Eisenoxid
f) Filterstäube
g) eisenhaltige Schlacken der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie.

Je nach Herkunft der Eisenträger muß die Menge al lerdings von Fall zu Fall begrenzt werden:

Es gibt Eisenträger, die als Abbrände der Schwefel säureherstellung aufgrund ihrer Konsistenz für metallurgi sche Zwecke nur in geringen Mengen eingesetzt werden kön nen, sowie Walzzunderschlämme, die aufgrund ihrer Ölgehal te verfahrenstechnischen Grenzen unterliegen. Mischungen von beiden sind ohne weiteres je nach späterem Verwen dungszweck möglich.

Filterstäube, die bisher nur schwer wegen der erheb lichen Belastung mit Schwermetallen wieder eingesetzt werden konnten, können je nach Verarbeitungsverfahren so zugemischt werden, daß durch eine Anreicherung derselben im Filter des Endverbrauchers die wirtschaftlichen Konzen trationsgrenzen überschritten werden und dadurch die wei tere Verhüttung wieder interessant wird. Hierdurch ergibt sich für den Endverbraucher eine Möglichkeit, die Zusam mensetzung seiner Filterstäube nach eigenen Wünschen ein zustellen, um diese dann gegebenenfalls auf dem Rohstoff markt zu vermarkten.

4.3 Al₂O₃-Träger

Aus Kosten- und umwelttechnischen Gesichtspunkten em pfiehlt es sich wiederum, auf Sekundärrohstoffe bzw. Ab fallstoffe zurückzugreifen. Als Beispiele seien genannt:

a) Ausbrüche von feuerfesten Zustellungen der Ei sen-, Stahl- und Gießereiindustrie
b) Reststoffe der Feuerfest-Industrie, die nur sehr kostenaufwendig eingesetzt werden können
c) Reste an natürlichen Tonerdeträgern, die kost spielig aufbereitet werden müßten
d) Abbrände aus der chemischen Industrie
e) Schlacken aus der Aluminium- gewinnenden und - verarbeitenden Industrie
f) Bauschutt
g) Schlacken aus der Eisen-, Stahl- und Gießerei industrie
h) Filterstäube
i) Flugaschen
j) Abfallstoffe sonstiger Art wie z. B. Strahlmit tel, Trennscheiben usw.
k) Abfallstoffe der Zementindustrie

4.4 CaO-Träger

Als Beispiele CaO-haltiger Sekundärrohstoffe bzw. Abfallstoffe seien genannt:

a) Abfallstoffe natürlicher CaO-CaCO₃-Träger
b) Bauschutt
c) Abfallstoffe der Zementindustrie
d) Abfallstoffe der Feuerfest-Industrie
e) Schlacken der Eisen-, Stahl- und Gießereiindu strie
f) CaO-haltige Filterstäube
g) CaO-haltige Flugaschen
h) CaO-haltige Abfälle der chemischen Industrie

4.5 MgO-Träger

Als Beispiele seien genannt:

a) Ausbruch Olivin-haltiger Zustellungen
b) Ausbruch MgO-haltiger Zustellungen
c) Ausbruch Dolomit-haltiger Zustellungen
d) Reste der bei den Aufarbeitungsverfahren anfal lenden schwer einsetzbaren natürlichen Olivine, Dolomite, Magnesite oder sonstige MgO-Träger
e) Abfallstoffe der Feuerfest-Industrie
f) Abfallstoffe der MgO-Industrie
g) Schlacken der Eisen-, Stahl- und Gießereiindu strie, die bisher nicht kostengünstig wiederver wertet werden konnten.

4.6 SiO₂-Träger

Als Beispiele seien genannt:

a) Altsande der Eisen,- Stahl- und Gießereiindu strie
b) Ausbrüche von Feuerfest-Zustellungen
c) Strahlmittel auf SiO₂-Basis
d) Bergehalden der Kohle-fördernden Industrie
e) Abbrände der chemischen Industrie
f) Filterstäube und Flugaschen
g) Abfallstoffe der Zementindustrie

Eventuelle Verunreinigungen der SiO₂-Träger durch Bindersysteme wie sie beispielsweise in der Gießereiindu strie üblich sind, werden durch die thermischen Belastun gen beim Sintern oder beim Einsatz im Schmelzaggregat des Endverbrauchers automatisch zersetzt, ohne zusätzliche Kosten zu verursachen.

4.7 Beschleunigung des Reduktionsprozesses a) Durch innige Vermischung

Durch eine innige Vermischung von feinkörnigen Koh lenstoffträgern und Eisenträgern wird erreicht, daß der Reduktionsprozeß sowohl in Form einer Direktreduktion Kohle/Eisenoxid erfolgt, als auch indirekt über die Gasphase durch Verbrennung des Kohlenstoffträgers über ein von außen zugeführtes Reduktionsgas (Hochofenprozeß).

Die Geschwindigkeit der Reaktion

CO₂ + C = 2 CO

wird bestimmt durch die physikalischen Gegebenheiten des Gastransportes (CO₂) an den festen Kohlenstoff. Das daraus entstehende Gas CO muß an die Eisenträger-Partikel heran treten, um diese reduzieren zu können. Da alle beteiligten Reaktionspartner homogen im Formkörper vermischt sind, sind die erforderlichen Transportwege sehr kurz.

Mit zunehmender Feinkörnigkeit von Kohlenstoffträger und Eisenoxidträger erhöht sich die Reaktionsgeschwindig keit beider Reaktionen.

Durch eine optimale Abstimmung der Körnung und der Homogenität der in den Formkörpern vorhandenen Substanzen kann erreicht werden, daß die Kohlevergasung mit der Ei senoxid-Reduktion annähernd gleichzeitig abläuft.

Auf diese Weise kann die Reduktionszeit um bis zu 75% verkürzt werden.

b) Durch Zugabe von Katalysatoren

Eine weitere Möglichkeit, die Reduktionsgeschwindig keit zu erhöhen, besteht darin, in die Formkörper Kataly satoren einzubringen.

Als Katalysatoren wirken u. a.:

a) metallisches Eisen

Durch die Anwesenheit von metallischem Eisen wird die Boudouard-Reaktion beschleunigt. Dieses metallische Eisen wird entweder durch den laufenden Prozeß selbst erzeugt, oder aber man gibt es von vornherein direkt mit in die Formlinge, wie beispielsweise durch Zugabe von metalli schen Schleifschlämmen.

Bei einer beschleunigten Boudouard-Reaktion steht in kürzerer Zeit mehr Reduktionsgas zur Verfügung, welches seinerseits zu einer erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit führt.

b) FeCl₃

Die Verbindung FeCl₃ beschleunigt die Reduktionsge schwindigkeit ebenfalls sehr stark. Bereits ein Anteil von 1% FeCl₃ führt zu einer Beschleunigung der Reduktionsreak tion um etwa 30%. Allerdings ist durch die beschleunigende Wirkung von FeCl₃ mit einer starken Volumenzunahme der Formlinge bis hin zu ihrer Zerstörung zu rechnen.

c) Natriumverbindungen

Natriumverbindungen wie beispielsweise NaOH oder Na₂CO₃ führen ebenfalls zu einer Beschleunigung der Reduk tionsgeschwindigkeit - je nach Gehalt - bis zu 100%. Al lerdings tritt auch hier der Effekt der Volumenzunahme auf.

Die maximal zugebbare Menge an Na-Trägern wird einer seits durch den Effekt der Volumenzunahme, andererseits durch den negativen Einfluß von Alkalien auf die Haltbar keit feuerfester Zustellungen begrenzt. Es hat sich ge zeigt, daß hinsichtlich der vorgenannten Effekte der maxi mal zugebbare Anteil an Na bei etwa 1% liegt, wobei dieser Wert allerdings je nach Aggregat und Zusammensetzung der Formkörper schwankt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die genannten Katalysatoren gleichzeitig einzusetzen.

Je nach Herkunft der erfindungsgemäß den Einsatzstof fen zugegebenen Klärschlämme beinhalten diese bereits in wirksamen Mengen die vorgenannten Katalysatoren, so daß man unter Umständen ganz auf den Zusatz weiterer Katalysa toren verzichten kann oder diese nur noch in geringeren Mengen zugeben muß.

4.8 Herstellung der synthetischen Einsatzstoffe

Die Herstellung der synthetischen Einsatzstoffe er folgt dadurch, daß die beschriebenen Bestandteile nach den üblichen Verfahren vermischt und durch

a) Brikettieren
b) Pelletieren
c) Sintern

in eine kompakte und chargierfähige Form gebracht werden.

Verbraucher, die über eine Einblasanlage verfügen, können das Material in

d) Pulverform

je nach Typ der Einblasanlage (Dichtstromförderung usw.) einsetzen.

Bei den unter a) und b) beschriebenen Verfahren der Brikettierung und Pelletierung kann die Formstabilität der Formlinge durch Beimischung von feuerfesten Zusatzstoffen bzw. Bindern erhöht werden, was der Tendenz der Volumenzu nahme der Formlinge mit zunehmender Reduktionsgeschwindig keit entgegenwirkt.

Besonders als Binder geeignet sind die bereits zi tierten feuerfesten Ausbruchstoffe, die gleichzeitig noch als metallurgische Schlackenbildner wirken.

Auch die Beimengung von Klärschlämmen trägt wegen deren Bindefähigkeit ebenfalls positiv zur Formstabilisie rung der Formkörper bei.

Eine Stabilisierung der Formkörper ist aus verfah renstechnischen Gründen unbedingt erforderlich, um dem Schmelz- und Reduktionssystem möglichst lange einen CO-resistenten und mechanisch stabilen Formling bei hohen Temperaturen anzubieten.

Wird der Formling zu früh zerstört, stört dies den Stoffhaushalt des Systems, da zuviel Feinanteil entstehen würde, der über die Absaugung dem Prozeß entzogen werden könnte, wodurch die noch verbleibenden Feinanteile die ordnungsgemäße Durchgasung der Möllersäule durch Verstop fung behinderten.

Das unter c) zitierte Sinterverfahren zur Herstellung der Formlinge erfolgt unter den bekannten Sinterbedingun gen, wobei als Sinterkohle sowohl Koks als auch niedrig flüchtige Kohlesorten eingesetzt werden können. Die Sinte rung kann sowohl in normalen Sinteranlagen als auch in Drehrohröfen erfolgen.

Je nach gewünschtem Endprodukt können als Sinterkohle auch zusätzlich Waschberge der Kohle-fördernden Industrie eingesetzt werden.

Der Reduktionsgrad (Metallisierungsgrad) ist eben falls variierbar; im Extremfall kann die Sinterung sowohl unter rein oxidierenden Bedingungen bei höheren Temperatu ren durchgeführt werden, als auch unter rein reduzierenden Bedingungen bei niedrigerer Temperatur.

5. Zusammenfassung der mit der Erfindung verbundenen Vorteile

- Abfallstoffe, die bisher in schwer faßbarer Form vor liegen - insbesondere Klär- bzw. Wasserwerksschlämme - werden in eine chargierfähige Form überführt.
- Minderwertigere Kohlenstoffträger werden einer sinn vollen Verwertung zugeführt.
- Minderwertigere Eisenträger werden einer sinnvollen Verwertung zugeführt.
- Weitere Abfallstoffe aus dem Bereich der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie werden einer sinnvollen Verwertung zugeführt.
- Der Reduktionsprozeß wird durch eine homogene Vermi schung feinkörniger Reaktionspartner und/oder durch Zugabe von Katalysatoren wie FeCl₃, Na, Fe(OH)₃, me tallisches Eisen, usw. beschleunigt.
- Die Formstabilität der Formlinge wird durch Zugabe von feuerfesten Stoffen bzw. Bindern erhöht.
- Die Beimengung von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen zu den Einsatzstoffen trägt nicht nur zur Lösung der mit den Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen verbundenen Ent sorgungsproblemen bei, sondern durch seinen Energie inhalt, seine bindende Wirkung, seine Wirkung als Schlackenbildner sowie gegebenenfalls seine die Re duktionsreaktion beschleunigenden katalytischen Be standteile ist eine Beimengung von Klär- bzw. Wasser werksschlämmen zu den Einsatzstoffen auch metallur gisch sinnvoll.

6. Beispiele

Folgende Stoffe wurden homogen vermischt und zu einem Formkörper auf einer Brikettpresse verpreßt:

a) Eisenoxidträger mit folgender Analyse:
Fe₂O₃: 72%; Al₂O₃: 3%; CaO: 4%; MgO: 4% und Fe (OH)₃
b) C-Träger mit folgender Analyse:
C: 72%; Asche: 20%; flüchtige Bestandteile: 8%
c) Al₂O₃-Träger:
Al₂O₃: 75%; SiO₂: 7%; SiC: 14%
d) SiO₂-Träger: Sand mit ca. 100% SiO₂
e) Bindemittel: Zement
f) FeCl₃
g) NaOH
h) Na₂CO₃
i) Klärschlamm aus normaler Kläranlage in geschleu derter Form

Die Bestandteile wurden in folgendem Verhältnis mit einander vermischt:

Beispiel 1

Klärschlämme: 30%
Eisen-Träger: 20%
C-Träger: 30%
Al₂O₃-Träger: 10%
Zement: 10%

Beispiel 2

Eisen-Träger: 20%
Klärschlämme: 20%
SiO₂-Träger: 40%
Zement: 20%

Beispiel 3

Eisen-Träger: 25%
C-Träger: 10%
Klärschlamm: 30%
Al₂O₃-Träger: 20%
Zement: 15%

Die Formkörper wurden nach der Aushärtung auf über 1000°C erhitzt und teilweise mit CO/CO₂-Gas beaufschlagt.

Die durchlaufende Formänderung und Reduktionsgrad wurden gemessen.

Claims

1. Verfahren zur Verwertung von Klär- bzw. Wasser werksschlämmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klär- bzw. Wasserwerksschlämme Einsatzstoffen für die Eisen-, Stahl- und Gießereitechnik in solchen Anteilen zugegeben werden, daß der maximal für das Endprodukt zu lässige Toleranzwert an durch die Klär- bzw. Wasserwerks schlämme bzw. deren Aschen eingebrachten Fremdstoffen nicht überschritten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klär- bzw. Wasserwerksschlämme synthetischen, aus Abfallprodukten hergestellten Rohstoffen zugemischt wer den, welche der Herstellung von Einsatzstoffen dienen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klär- Wasserwerksschlämme in gewünschten Anteilen mit den Rohstoffen vermischt und pulverisiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Sintern des Gemisches aus Rohstoffen und Klär bzw. Wasserwerksschlämmen Formlinge hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Pelletieren oder Brikettieren des Gemisches aus Rohstoffen und Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen Formlinge hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Erhöhung der Formstabilität den Formlin gen Binder beigemengt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Binder gleichzeitig die Funktion metallurgischer Schlackenbildner haben.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Binder feuerfeste Ausbruchstoffe enthal ten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Binder Klär- bzw. Wasser werksschlämme enthalten.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Formlinge einen solchen Anteil von Klär- bzw. Wasserwerksschlämmen enthalten, daß der durch das Aufheizen und Aufschmelzen der Formlinge hervorgerufene Energieverlust eines Schmelzaggregats beim Einbringen der Formlinge durch die hierbei ablaufende exotherme Reaktion der Klär- bzw. Wasserwerksschlämme etwa ausgeglichen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Rohstoffe Kohleträger enthalten.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß der Kohleträger aus einem oder mehreren der fol genden Abfallstoffe besteht:

- Kokse und Kohlen aus der Kohle-fördernden Indus trie, der Aufbereitung zu kostenintensiv ist
- Kohlen mit einem hohen Gehalt an Asche
- Abfallkokse- und Kohlen aus der chemischen Indus trie
- Minderwertige Kohlen- und Kokssorten
- Bergehalden der Kohle- fördernden Industrie oder artverwandter Produkte mit nur noch geringen Kohle stoffgehalten
- Flugaschen
- Öle und Fette
- Filterstäube
- Schlämme aus der Kohlenwäsche.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Roh stoffe Eisen- und/oder Eisenoxydträger enthalten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der Eisen- und/oder Eisenoxydträger aus einem oder mehreren der folgenden Abfallstoffe besteht:

- Abbrände der chemischen Industrie
- Walzzunder
- Schleifschlämme
- Strahlmittel auf Eisen/Eisenoxydbasis
- Filterstäube
- Schlacke der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung der Rohstoffe und die Homogenität der Mischung derart eingestellt werden, daß die Kohlevergasung mit der Eisenoxidreduktion etwa simul tan abläuft.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Roh stoffe Al₂O₃-Träger enthalten.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Al₂O₃-Träger aus einem oder mehreren der fol genden Abfallstoffe bestehen:

- Ausbrüche von feuerfesten Zustellungen der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie
- Reststoffe der Feuerfest-Industrie, die nur sehr kostenaufwendig eingesetzt werden können
- Reste an natürlichen Tonerdeträgern, die nur kost spielig aufbereitet werden müßten
- Abbrände aus der chemischen Industrie
- Schlacken aus der Aluminium- gewinnenden und -ver arbeitenden Industrie
- Bauschutt
- Schlacken aus der Eisen-, Stahl- und Gießereiindus trie
- Filterstäube
- Flugaschen
- Abfallstoffe sonstiger Art wie z. B. Strahlmittel, Trennscheiben usw.
- Abfallstoffe der Zementindustrie.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Roh stoffe CaO-Träger enthalten.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß der CaO-Träger aus einem oder mehreren der fol genden Stoffen besteht:

- Abfallstoffe natürlicher CaO/CaCO₃-Träger
- Bauschutt
- Abfallstoffe der Zementindustrie
- Abfallstoffe der Feuerfest-Industrie
- Schlacken der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie
- CaO-haltige Filterstäube
- CaO-haltige Flugaschen
- CaO-haltige Abfälle der chemischen Industrie.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Roh stoffe MgO-Träger enthalten.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß die MgO-Träger aus einem oder mehreren der fol genden Stoffe bestehen:

- Ausbruch Olivin-haltiger Zustellungen
- Ausbruch MgO-haltiger Zustellungen
- Ausbruch Dolomit-haltiger Zustellungen
- Reste der bei dem Aufarbeitungsverfahren anfallen den schwer einsetzbaren natürlichen Olivine, Dolo mite, Magnesite und sonstige MgO-Träger
- Abfallstoffe der Feuerfest-Industrie
- Abfallstoffe der MgO-Industrie
- Schlacken der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie, die bisher nicht kostengünstig wiederverwertet wer den konnten.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Roh stoffe SiO₂-Träger enthalten.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß die SiO₂-Träger aus einem oder mehreren der folgen den Abfallstoffe bestehen:

- Altsande der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie
- Ausbrüche von Feuerfest-Zustellungen
- Bauschutt
- Strahlmittel auf SiO₂-Basis
- Bergehalden der Kohle-fördernden Industrie
- Filterstäube
- Flugaschen
- Abfallstoffe der Zementindustrie.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Klär- bzw. Wasserwerks schlämme und/oder einer oder mehrere der Rohstoffe Kataly satoren enthalten oder diesen beigemengt werden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net, daß die Katalysatoren aus einem oder mehren der fol genden Stoffe bestehen:

- Metallisches Eisen
- FeCl₃
- Natriumverbindungen wie Na(OH) oder Na₂CO₃.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Herstellung der Ein satzstoffe verwendeten Rohstoffe, die zur Herstellung der Rohstoffe verwendeten Abfallstoffe, die sonstigen Zusatz stoffe sowie die Klär- bzw. Wasserwerksschlämme innerhalb von verfahrenstechnisch und/oder metallurgisch begründeten Grenzwerten eingesetzt werden.

27. Verfahren zur Entsorgung von Klär- bzw. Wasser werksschlämmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klär- bzw. Wasserwerksschlämme Einsatzstoffe für die Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie zugegeben werden.