DE2923726C2

DE2923726C2 - Verwendung von Klärschlamm bzw. Belebtschlamm als Reduktionsmittel

Info

Publication number: DE2923726C2
Application number: DE19792923726
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr.Rer.Nat. 7889 Grenzach Mindermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1979-06-12
Publication date: 1981-07-30
Also published as: DE2923726B1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von getrocknetem Klärschlamm bzw. Belebtschlamm, wie er bei biologischer Oxydation entsteht, als Reduktionsmittel.

Die reduzierende Wirkung von getrocknetem Kläroder ähnlichem Schlamm ist aus der DE-OS 27 22 561 bei Oxyden von Blei und anderen Nichteisenmetallen bekannt. Dabei ist vorgesehen, bestimmte Metalle aus Abwasser zu gewinnen, in dem das Metall in sehr geringer Konzentration auftritt. Dabei wird zunächst das feste Material, nämlich der Schlamm von dem Abwasser getrennt und danach entwässert. Dieser entwässerte Schlamm wird dann mit einem Erz aus der Kupfer- und Bleigruppe vermischt, wonach diese Mischung geschmolzen wird. Dabei reduzieren die organischen Substanzen im Schlamm das Erz und bilden ein Basismetall, welches dann die ursprünglich im Wasser enthaltenen Edelmetalle aufnehmen und halten kann. Dieses Verfahren ist ganz speziell auf die Gewinnung von Edelmetallen aus Abwässern gerichtet, so daß nur ganz bestimmte Abwässer überhaupt für diese Bearbeitung in Frage kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schlamm aus Kläranlagen oder Flüssen einer nützlichen Verwendung zuzuführen und gleichzeitig hochwertige Reduktionsmittel einzusparen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung von getrocknetem Klärschlamm bzw. Belebtschlamm, wie er bei biologischer Oxydation entsteht, als Reduktionsmittel zur Reduktion von Eisenoxyden. Dabei kann diese Verwendung vor allem auch in an sich bekannten Direktreduktionsverfahren anstelle des Hochofenprozesses benutzt werden, wobei das Eisenoxyd bzw. Erz in sogenannten Eisenschwamm verwandelt wird.

Selbstverständlich kann vor der eigentlichen Reduktion der Schlamm noch feucht oder naß sein und ggf. zusammen mit dem Erz getrocknet werden. Es genügt, wenn der Schlamm im Augenblick der Reduktion trocken ist, um Störungen der Reduktion durch Feuchtigkeit zu vermeiden. Selbstverständlich muß dabei nicht das gesamte Reduktionsmittel von dem Schlamm gebildet sein, sondern es ist auch möglich, als Reduktionsmittel eine Mischung der bisherigen Reduktionsmittel mit Schlamm vorzusehen. In diesem Falle ersetzt der Belebtschlamm die üblichen Kohlenstoffträger bzw. Reduktionsmittel teilweise, das heißt, er kann den normalen Reduktionsmitteln zugemischt werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann in der Verwendung von verkoktem Klärschlamm bzw. Belebtschlamm als Reduktionsmittel bestehen.

Die erfindungsgemäße Verwendung von Klärschlamm bzw. Belebtschlamm kann dabei auch erfolgen, wobei dieser Schlamm zusammen mit dem Eisenoxyd vor der Reduktion peletiert wird.

Die Erfindung erlaubt außerdem die Reduktion von Eisenoxyd-Schlamm aus Bechamp-Reduktionen als Eisenoxyde, können also Oxyde und Oxydhydrate des

ίο zweiwertigen und dreiwertigen Eisens oder Gemische davon eingesetzt werden, die einerseits in der Natur als Erze vorkommen oder bei industriellen Prozessen anfallen, z. B. als »Abbrand« beim Rösten von Pyrit, als »Hammerschlag« beim Walzen, als »Rotschlamm« bei der Bauxit-Verarbeitung oder als sogenannten Eisenoxydschlamm bei der Reduktion von Nitroverbindungen zu Aminen (Bechamp-Reduktion). Die letztgenannten Produkte sind ebenfalls zwangsweise anfallende Güter, für die wenig anderweitige wirtschaftliche Verwendungsmöglichkeiten bestehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind zweifacher Art und liegen ganz im Sinne des Umweltschutzes und Recyclings:
Einerseits wird eine umweltfreundliche Verwertung des Überschußschlammes ermöglicht und andererseits wird der wertvolle Rohstoff und Energieträger Kohle bzw. Koks, Erdgas, Erdöl usw. zumindest teilweise bei der Herstellung von Eisen eingespart, was auch zu einer Verbilligung des Eisens führen kann, weil der Kostenanteil des Reduktionsmittels häufig höher als der des Erzes ist. Im Falle des Eisenoxydschlammes aus Bechamp-Reduktionen kommt der weitere Vorteil der Wiedergewinnung und Wiederverwendung des Eisens aus diesen Reduktionen hinzu.

Die Verwendung von Klärschlamm bzw. Belebtschlamm in der erfindungsgemäßen Weise ist im Labormaßstab getestet und bewiesen worden. Dabei konnten die in den folgenden Beispielen angegebenen Ergebnisse erzielt werden:

Beispiel 1

Eine Mischung von hundert Teilen trockenem Eisenoxyd in Form von Fe₃O₄ (Magnetit) mit hundert Teilen getrocknetem Klärschlamm aus einer gemischt industriell-kommunalen Kläranlage wurden im Porzellantiegel mit 25 Teilen Aktivkohle überschichtet und unter Argon-Schutzgas-Athmosphäre 4 Stunden lang bei 950° Celsius im Tiegelofen erhitzt. Nach dem Erkalten ergab sich ein schwach zusammengesinterter Rückstand, der sich leicht zerkleinern läßt, von ca. 80 Teilen, und der zu 50% aus metallischem Eisen besteht (Eisenschwamm).

Beispiel 2

Hundert Teile getrocknetes Eisenoxyd Fe₃O₄ werden mit sechzig Teilen getrocknetem Klärschlamm aus einer biologischen Kläranlage vermischt und die Mischung im Tiegel mit weiteren zwanzig Teilen getrocknetem Klärschlamm überschichtet. Der abgedeckte Tiegel wird unter Argon-Schutzgas in einen vorgeheizten Tiegelofen gestellt und 4 Stunden bei 850—900° Celsius belassen. Nach dieser Zeit wird der Tiegel an der Luft erkalten gelassen. Man erhält 119 Teile einer schwarzen Masse, die zum größten Teil zusammengesintert ist. Sie besteht zu 25% aus metallischem Eisen (Eisenschwamm) und ist ferromagnetisch.

Beispiel 3

Getrockneter Klärschlamm aus einer biologischen Kläranlage wird im Tiegelofen bei 700—750° Celsius einer »trockenen Destillation« (= Verschwelung) unterworfen. Es entweichen brennbare, gasförmige und flüssige Bestandteile, der Rest ist Aktivkohle, die zur Reduktion des Eisenoxyds, wie im Beispiel 2 beschrieben, eingesetzt wird. Man erhält bei gleichen Mengenverhältnissen wiederum 119 Gramm bzw. Teile Rückstand, der zu 52,4% aus metallischem Eisen (Eisenschwamm) besteht.

Da mit reiner Aktivkohle unter analogen Bedingungen wie bei Beispiel 3 noch wesentlich höhere Metallisierungsgrade von über 87% erzielt werden

ι konnten, kann darauf geschlossen werden, daß die erfindungsgemäße Verwendung bei entsprechender Verfeinerung und Reinheit eine erhebliche Steigerung der Metallausbeute erlaubt, wobei in vorteilhafter Weise bisher ungenutzte und häufig unter hohem

ίο Aufwand zu beseitigende Abfallsioffe ausgenutzt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von getrocknetem Klärschlamm bzw. Belebtschlamm, wie er bei biologischer Oxydation entsteht, als Reduktionsmittel zur Reduktion von Eisenoxyden.

2. Verwendung von verkoktem KJärschlamm bzw. Belebtschlamm als Reduktionsmittel gemäß Anspruch 1.

3. Verwendung von Klärschlamm bzw. Belebtschlamm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei dieser zusammen mit dem Eisenoxyd vor der Reduktion pelletisiert wird.

4. Verwendung von Klär- bzw. Belebtschlamm gemäß Anspruch 1 bis 3 bei der Reduktion von Eisenoxydschlamm aus der Bechamp-Reduktion.