DE19637848C2

DE19637848C2 - Verfahren zur Verwertung von aluminium- und/oder eisenhaltigen Abfällen

Info

Publication number: DE19637848C2
Application number: DE19637848A
Authority: DE
Inventors: Guntram Dr Ing Kohler; Hubert Dr Baier; Werner Heimsoth
Original assignee: HEIMSOTH WERNER DIPL OEK
Current assignee: BAIER, HUBERT, DR., 48149 MUENSTER, DE HEIMSOTH, W
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: DE19637848A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verwertung von aluminium- und/oder eisenhaltigen Abfällen, insbesondere von solchen Abfällen, die so verunreinigt sind, daß sie nicht oder nur schlecht geeignet sind, der Herstellung von neuem Roheisen oder neuem Aluminium zugeführt zu werden.

Gemäß Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz steht neben der Vermeidung die Verwertung von Abfällen oder Reststoffen aus Produktion oder Aufbereitungsverfahren an oberster Stelle. Es gibt jedoch bisher noch einige Abfälle, für die es keine hoch wertige stoffliche Verwertungsmöglichkeiten gibt, so daß sie noch deponiert oder verbrannt werden müssen.

Aluminium- und/oder eisenhaltige Abfälle, die aufgrund ihrer sonstigen Komponenten nicht oder nur sehr schlecht für die Gewinnung von Roheisen oder neuem Aluminium geeignet sind, sind beispielsweise Verbundwerkstoffe, beschichtete Materialien, Sor tier- und Aufbereitungsrückstände, Schlämme und Filterkuchen aus der Oberflächenbehandlung, Abwasserbehandlung, Metallverar beitung und der Fest-Flüssigphasentrennung.

Aus der DE-A-32 48 175 ist bekannt in kombinierten Wanderrost- Zyklonwärmetauscher-Drehrohrofenanlagen brennstoffhaltige granu lierte Rohstoffmischungen zuzusetzen, wobei insbesondere minder wertige schadstoffbeladene Brennstoffe wie Kohleberge, Abfall, Ölschiefer usw. zum Einsatz kommen. Um aus diesen minderwertigen Brennstoffen genügend hohe Temperaturen für die Zementherstel lung zu gewinnen, werden diese minderwertigen Brennstoffe mit der Abwärme vorgetrocknet und gegebenenfalls sogar noch weiter vorgewärmt.

Die DE-A-43 44 232 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Zement und Verwendung von gefällten Restprodukten beim Beizen und Anodisieren von Aluminiumwerkstücken zur Herstellung von Zement. Es handelt sich um Aluminiumhydroxide, die bei der Fällung von Beizen- und Anodisierungsbädern bei der Oberflächen behandlung von Aluminium anfallen.

Die DE-B-16 46 685 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Zements aus Stahlwerksschlacke, bei welchem Tonerde in einer Menge zugesetzt wird, die das molare Verhältnis der dreiwertigen Schwermetalloxide zu Tonerde gleich oder größer 1 werden, so daß sich relativ viel Tetracalcium- Aluminat-Ferrit, Dicalcium-Ferrit und Tricalcium-Silikat bilden können. Sofern hierbei oxidierend gesintert wird, handelt es sich um die Aufoxidation von Fe₃O₄ zu Fe₂O₃. Diese chemische Reaktion ist nicht geeignet für die Energiegewinnung.

Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, derartige aluminium- und/oder eisenhaltige Abfälle möglichst hochwertig stofflich zu verwerten und dabei gleichzeitig eine energetische Verwertung der Verunreinigungen und des laten ten Energieinhalts von metallischem Aluminium und Eisen anzustreben.

Diese Aufgabe kann jetzt gelöst werden durch ein Verfahren, bei dem diese Abfälle gegebenenfalls zusammen mit calcium- und/oder siliziumhaltigen Abfällen dem Rohmehl und/oder dem Brennstoff der Zementherstellung zugemischt und zu Zement klinker verarbeitet werden. Dazu werden diese Abfälle vor zugsweise vor dem Zumischen zum Rohmehl und/oder dem Brenn stoff aufbereitet durch Zerkleinerung, Kompaktierung, Kon ditionierung, Pelletisierung und/oder thermische Behand lung.

Diesen Abfällen können gegebenenfalls außer den bereits vorhandenen Verunreinigungen gezielt calcium- und/oder siliziumhaltige Abfälle zugemischt werden, so daß auch diese gleichzeitig stofflich mitverwertet werden.

Die oben genannten, bisher für die Gewinnung von neuem Alu minium oder Roheisen nicht geeigneten oder schlecht geeig neten Abfälle werden gegebenenfalls nach geeigneter Aufbe reitung dem Rohmehl und/oder dem Brennstoff zugemischt und mit diesem im Zementdrehrohrofen aufgeschmolzen und zu Zementklinker verarbeitet. Sowohl die kohlenstoffhaltigen und damit brennbaren Verunreinigungen der Abfälle als auch die Anteile an metallischem Aluminium und Eisen werden dabei aufoxidiert und liefern dabei erhebliche Mengen an Energie. Die dabei anfallende Energie ist so hoch, daß feinstverteiltes Eisenpulver sich selbst entzündet und Aluminiumpulver beispielsweise als Raketentreibstoff ver wendet wird. Gemische aus Aluminium und Eisenpulver dienen zum Verschweißen von Eisenbahnsträngen.

Bei der Verbrennung von metallischem Aluminium und metalli schem Eisen entstehen Eisenoxid und Aluminiumoxid, die zu sammen mit den Komponenten des Rohmehls überführt werden in Tri-Calciumaluminat und Calciumaluminatferrit.

Gemische aus Eisenoxid und Aluminiumoxid bilden bei der Zementherstellung obendrein zunächst eine die Ausmauerung des Drehrohrofens schützende Schmelzphase, die erst in der Sinterphase mit Calcium und Silizium in die Klinkerphasen eingebunden wird.

Das Rohmehl zur Herstellung von Zement wird im allgemeinen gewonnen durch Vermischen und Vermahlen von Kalk als Cal ciumträger, Sand für Siliziumdioxid, Mergel als Silizium- Aluminium-Träger und Erz als Eisenträger. Das Rohmehl rea giert bei der thermischen Behandlung bis etwa 2000°C zu den Zementklinkerphasen, welche Alit, Belit, Calciumaluminat, Calciumaluminatferrit und Freikalk enthalten. Typische Ze mentklinker haben folgende Zusammensetzung:

Der Fachmann weiß, daß hohe Anteile an Tri-Calciumaluminat zu einem sehr raschen Abbinden führen, während hohe Anteile von Calciumaluminatferrit das Abbinden verlangsamen. Wei terhin weiß der Fachmann, daß Calciumaluminatferrit zur Verfärbung des Zements führt und deshalb weißer Zement mög lichst wenig Calciumaluminatferrit enthalten soll. Es ist somit erfindungsgemäß durchaus möglich, durch die gezielte Zudosierung der verschiedenen Abfallkomponenten verschiede ne Zementqualitäten herzustellen und dabei gleichzeitig Be dingungen zu wählen, bei denen die Ausmauerung des Dreh rohrofens in der Schmelzphase geschützt wird. Dem Fachmann ist weiterhin klar, daß kohlenstoffhaltige und insbesondere organische Substanzen unter den Bedingungen der Herstellung des Zementklinkers mit Sauerstoff verbrennen und dabei Energie liefern, die anderenfalls als Fremdenergie einge setzt werden muß. Weiterhin ist leicht zu erkennen, daß man den erfindungsgemäß zu verwertenden aluminium- und/oder eisenhaltigen Abfällen auch calcium- und/oder siliziumhal tige Abfälle beimischen kann, die anderenfalls dem Rohmehl in Form von bergmännisch abgebauten Rohstoffen zugeführt werden müssen. Auch derartige calcium- und/oder silizium haltige Abfälle dürfen mit organischen, kohlenstoffhaltigen Komponenten verunreinigt sein, da diese bei der Herstellung des Zementklinkers verbrennen und Energie liefern. Als calciumhaltige Rückstände kommen außer verunreinigten Kalk schlämmen beispielsweise auch Rückstände aus der Rauchgas entschwefelung in Frage, da der Schwefelgehalt unter den Bedingungen der Zementklinkerherstellung gasförmig ent weicht. Dies kann allerdings dann zur Folge haben, daß die Abgase des Drehrohrofens erneut einer Rauchgasentschwefe lung unterworfen werden müssen. Als siliziumhaltige Abfälle können beispielsweise mit organischen Substanzen verunrei nigte Filterkuchen, mit Farbresten und Rost verunreinigte Sande des Sandstrahlens etc. verwendet werden. Derartige Abfälle sind unter Umständen gut geeignet, die überwiegend aluminium- und/oder eisenhaltigen Abfälle aufzubereiten und deren Kompaktierung, Konditionierung oder Pelletisierung zu erleichtern.

Insgesamt gestattet somit das erfindungsgemäße Verfahren eine überwiegend stoffliche und darüber hinaus in erhebli chem Maße energetische Verwertung von Abfällen, indem sie zu Zementklinker und letztlich zu einem wertvollen Baustoff, nämlich Zement, verarbeitet werden. Die energetische Verwertung führt zu entsprechenden Einsparungen an anderenfalls zuzufüh render Energie für die Zementklinkerherstellung. Es handelt sich somit um ein ökologisch und ökonomisch wertvolles Verfahren.

Das Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Als aluminiumhaltiges Trägermaterial werden eingesetzt Stäube aus der Oberflächenbehandlung von Formteilen (Bürsten und Schleifen), sowie geshredderte Aluminiumfolien mit PE-Anhaf tungen, Verpackungen (z. B. Einweg-Kleinverpackungen für Kon densmilch). Als eisenhaltige Komponente werden eingesetzt sogenannte Strahlstäube mit schädlichen Verunreinigungen, die bis < 60% metalliches Eisen in feinstverteiler, pulvriger Form enthalten sowie Schlämme und Stäube aus der Oberflächenbear beitung von metallischem Eisenhalbzeug (z. B. durch Feinschleifen in Rüttelbehältern mit Schleifkörpern, das sogenannte "Trovali sieren"). Die Komponenten werden entsprechend der entsprechenden Qualitätsanforderung des Verwertungsverfahrens, zuvor einges tellt, in einer Mischanlage homogenisiert und wenn nötig, auf Tellern pelletiert bzw. auf einer Brikettpresse kompaktiert.

Beispiel 2

Das Gemisch gemäß Beispiel 1 wurde zusätzlich mit Kalkschlämmen und Branntkalk gemischt, wobei sich das Material zu kleinen Pellets aufbaute, die druckfest, schüttfähig und nicht staubend bleiben. Somit konnte dem Zementklinkerprozeß eine Korrekturkom ponente mit folgender Zusammensetzung zur stofflichen Verwertung zur Verfügung gestellt werden:

Fe₂O₃	53%
Al₂O₃	5%
CaO_gesamt	18%

Rest: Feuchte, KW, sonstige Bestandteile wie Farb- und Borstenreste.

Bei der Herstellung eines spezifischen Ersatzbrennstoffs für eine Sekundärfeuerung konnte der Aschegehalt von durchschnit tlich 35% ebenfalls mit Strahlsand und Walzenzunder sowie mit geshredderten Aluminiumfolienresten und -stäuben, spezifisch fest eingesetzt werden, daß sich Schwankungen des Rohmehls abfangen ließen und die gewünschte Schmelzphase sich gleich mäßiger bildete.

Claims

1. Verfahren zur Verwertung von Abfällen enthaltend metalli sches Aluminium und/oder metallisches Eisen, dadurch ge kennzeichnet, daß diese Abfälle dem Rohmehl und/oder dem Brennstoff der Zementherstellung zugemischt und zu Zement klinker verarbeitet werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle zusammen mit calcium- und/oder siliziumhaltigen Abfällen verarbeitet werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abfälle Verbundwerkstoffe, beschichtete Materia lien, Sortier- und Aufbereitungsrückstände verwendet werden.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfälle vor dem Zumischen zum Rohmehl und/oder dem Brennstoff aufbereitet werden durch Zerkleinerung, Kompaktierung, Konditionierung, Pelleti sierung und/oder thermische Behandlung.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Schlämme und Filterkuchen aus der Oberflächenbehandlung, Abwasserbehandlung, Me tallverarbeitung und der Fest-Flüssigphasentrennung ver wendet werden.