Qualitäten und Einsatz von MVA-Schrotten in der

MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Qualitäten und Einsatz von MVA-Schrotten
in der Stahlerzeugung
Peter Kosub
1.
Die deutsche Stahlindustrie ......................................................................194
1.1.
Stahlherstellung ...........................................................................................194
1.2.
Integrierte Hüttenwerke und Stahlwerke in Deutschland .....................195
1.3.
Vermarktung von Abfallverbrennungsschrott .......................................198
2.
Abfallverbrennungsanlagen in Deutschland ...........................................202
2.1.
Der Verbrennungsprozess
beispielhaft für Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen .........204
2.2.
Einflüsse auf die Qualität des Abfallverbrennungsschrottes ................204
2.3.
Qualitäten von Abfallverbrennungsschrott .............................................205
3.
Vorschläge zur Qualitätsverbesserung
von Abfallverbrennungsschrott .................................................................210
3.1.
Einsatz einer Siebtrommel für die Nachbehandlung
von grobem Abfallverbrennungsschrott ..................................................211
3.2.
Einsatz eines kombinierten Grob- und Spannwellensiebes .................212
3.3.
Prallmühlenverfahren.................................................................................213
4.
Zusammenfassung ......................................................................................215
5.
Quellen .........................................................................................................216
In Deutschland werden im Rahmen der energetischen Verwertung in Haus- und
Gewerbeabfall- und EBS-Verbrennungsanlagen etwa 5,6 Millionen Tonnen Rohschlacke erzeugt. Hierdurch werden der weiterverarbeitenden Industrie etwa 500.000 t/a
Stahlschrott und NE-Metalle zur Verfügung gestellt. Leider lässt es die Qualität der
aufbereiteten Schrotte selten zu, diese Schrotte direkt der Stahlherstellung oder Metallverhüttung zuzuführen. Insbesondere die jährlichen 450.000 Tonnen Stahlschrott
werden nur zu einem geringen Anteil direkt in Stahlwerken eingesetzt, sie werden
exportiert oder finden sich in diversen anderen Schrottsorten wieder.
In diesem Beitrag werden die technischen und qualitätsrelevanten Anforderungen der
deutschen Stahlindustrie an direkt einsetzbarem Abfallverbrennungsschrott beschrieben und es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie trotz bestehender und zum Teil sehr
193
Peter Kosub
komplexer Aufbereitungstechnik eine weitere Erfolg versprechende Nachbehandlung
realisiert werden kann.
1. Die deutsche Stahlindustrie
Deutschland ist mit einer jährlichen Produktion von knapp 43 Millionen Tonnen
Rohstahl (2012) der siebtgrößte Stahlhersteller weltweit sowie der größte in der Europäischen Union (EU-27). Auf Deutschland entfallen drei Prozent der Welterzeugung
bzw. ein Viertel der Rohstahlerzeugung in der EU. Mit 17,2 Milliarden Euro hat die
Stahlindustrie in Deutschland einen Anteil von etwa 30 Prozent an der Wertschöpfung
in der Stahlindustrie in Europa. Die stahlintensiven Industrien bilden mit 3,5 Millionen
Beschäftigten einen Kern der exportstarken Wirtschaft in Deutschland. Nur durch die
enge Vernetzung der innovativen Stahlindustrie in Deutschland mit den Schlüsselbranchen wie Automobil- oder Maschinenbau kann die Wettbewerbsfähigkeit des
Standortes Deutschland dauerhaft gesichert werden. Dabei spielt die gute Qualität des
als Sekundärrohstoff eingesetzten Stahlschrottes für die Herstellung von hochwertigem
Stahl eine wichtige Rolle.
1.1. Stahlherstellung
Etwa siebzig Prozent des in Deutschland hergestellten Stahls wird in integrierten
Hüttenwerken im Sauerstoff-Blasverfahren gewonnen. Dabei wird in einem etwa acht
Meter hohen Konverter reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft – mit
einem Druck von 10 bar – auf flüssiges Roheisen geblasen. Es kommt unter Funkensprühen zu heftigen Oxidationsvorgängen, die Temperatur steigt auf 1.650 °C. Sie wird
bei Bedarf durch Zugabe von Schrott gekühlt. Der Vorgang dauert 10 bis 20 Minuten
und hängt von Art und Menge der einzelnen Beimengungen ab. Über die Dauer der
Sauerstoffzufuhr kann die Menge des im Stahl verbleibenden Kohlenstoffs und teilweise
die der anderen Verunreinigungen geregelt werden. An der Oberfläche setzt sich die
Schlacke ab. Sie besteht aus Zuschlägen, z.B. Kalk und Eisenoxid, das beim Einblasen
des Sauerstoffs entsteht.
Die gasigen Nichtmetalloxide entweichen, während die Metalloxide in der Schlacke
verbleiben. Das Roheisen wird beim Kippen des Konverters durch das Abstichloch
in eine Pfanne abgestochen, die Schlacke anschließend über den Rand abgegossen.
Bei den Elektrostahlverfahren wird die zum Schmelzen erforderliche Wärme durch
einen Lichtbogen oder durch Induktion erzeugt. Der Lichtbogenofen wird mit Schrott,
Eisenschwamm und/oder Roheisen beschickt. Außerdem werden noch Kalk zur
Schlackenbildung und Reduktionsmittel zugegeben. Der von den Graphitelektroden
zum Schmelzgut verlaufende Lichtbogen erzeugt Temperaturen bis zu 3.500 °C. Deshalb
können auch schwer schmelzbare Legierungselemente wie Wolfram und Molybdän
als Ferrolegierungen eingeschmolzen werden. Mit Lichtbogenöfen können alle Stahlsorten hergestellt werden, sie werden aber hauptsächlich auf Grund der hohen Kosten
zur Herstellung von Qualitäts- und Edelstählen benutzt. Darin wird Schrott über drei
Elektroden erhitzt, bis der Stahl flüssig ist. Ein Schmelzprozess dauert etwa 30 Minuten.
194
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Das Fassungsvermögen der kippbaren Elektroöfen beträgt 100 bis 200 Tonnen. Der
Rohstahl wird in eine Stahlgießpfanne abgegossen.
Zur Herstellung von Spezialstählen verwendet man auch das wegen des hohen
Energiebedarfes teure Elektrolichtbogenverfahren. Man verwendet Drehstrom- oder
Gleichstrom-Lichtbogenöfen. Mit diesem Verfahren kann man Stahlschrott hervorragend wieder verwenden, weil bei der Temperatur von 1.800 °C in der Schmelze –
über 3.000 °C im Lichtbogen – alle Legierungsbestandteile im Schrott schmelzen. Bei
diesem Verfahren gelangen weniger Verunreinigungen in die Stahlschmelze und der
Kohlenstoffgehalt kann besonders präzise kontrolliert und eingestellt werden.
1.2. Integrierte Hüttenwerke und Stahlwerke in Deutschland
In Deutschland werden noch 21 integrierte Hüttenwerke und Elektrostahlwerke betrieben. Die Gesamtstahlproduktion 2014 betrug 43 Millionen Tonnen, davon wurden
29,9 Millionen Tonnen (70 %) in integrierten Hüttenwerken produziert und
13,1 Millionen Tonnen in Elektrostahlwerken (30 %).
Rohstahlerzeugung 2014
Unternehmen
Mio. Tonnen
(1) ArcelorMittal Hamburg
1,0
HennigsBremen (2)
(2) ArcelorMittal Bremen
3,3
dorf (7) EisenhüttenLingen (3)
(3) Benteler
0,6
stadt (8)
Georgsmarienhütte (4)
(4) Georgsmarienhütte Holding
1,2
Peine (5)
(5) Salzgitter
5,7
BrandenDuisburg
burg (6)
(6) Brandenburger Elektrostahlwerke
1,4
(9, 10, 11)
Gröditz (7) Hennigsdorfer Elektrostahlwerke
0,8
Salzgitter (5)
(4)
(8) ArcelorMittal Eisenhüttenstadt
2,0
Witten (13)
Bochum (12)
8,8
Siegen (13, 17)
Riesa (16) Freital (9) ThyssenKrupp Steel Europe
(10) HKM
5,1
Wetzlar
(17)
Unterwellen(14)
(11) ArcelorMittal Ruhrort
1,0
born (15)
Dillingen (18)
(12) Outokumpu Nirosta
0,4
Bous (4)
(13) Deutsche Edelstahlwerke
1,0
(14) Buderus Edelstahlwerke
0,4
Völklingen (19)
(15) Stahlwerk Thüringen
0,8
(16) ESF Elbe-Stahlwerke Feralpi
0,9
Herbertshofen (21)
(17) BGH Edelstahl
0,2
Kehl (20)
(18) Dillinger Hüttenwerke
2,3
(19) Saarstahl
2,7
Integriertes Hüttenwerk
(20) Badische Stahlwerke
1,9
Elektrostahlwerk
(Hochofen-, Stahl(21) Lech-Stahlwerke
1,1
u. Walzwerk)
Hamburg (1)
Bild 1:
Quelle:
Die bedeutenden Standorte der Stahlerzeugung in Deutschland
Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf
Die Stahlherstellung in Elektrostahlwerken wird zum allergrößten Teil aus Schrott,
aber auch aus Eisenschwamm und/oder Roheisen realisiert, der Einsatz von Schrott
bei der Roheisenherstellung in integrierten Hüttenwerken wird lediglich zur Kühlung
der Schmelze genutzt.
195
Peter Kosub
Einsatzstoffe
Reduktion
Stahlerzeugung
Hochofenschlacke
Erze
- aufbereitet
- pelletiert
- gesintert
Reduktionsmittel
- Koks
- Erdgas
- Kohle
Zuschläge
Hochofen
Sekundärmetallurgie
LD- Schlacke
Sauerstoffblaskonverter
Sekundärmetallurgische
Schlacke
Weiterverarbeitung
Schmelzreduktion
Sonderverfahren
(z.B. EOF)
Elektrolichtbogenofen
Pfannenbehandlung
Vakuumbehandlung
Elektroofenschlacke
Sekundärmetallurgische
Schlacke
Direktreduktion
Stahlschrott
feste metallische Stoffe
Einsatzstoffe
Eisenhüttenschlacken
Bild 2:
Quelle:
flüssiges Roheisen
flüssiger Rohstahl
Fließschema über die Stahlerzeugung in integrierten Hüttenwerken und Elektrostahlwerken
Institut für Baustoff-Forschung, Duisburg-Rheinhausen
Deshalb ist der Einsatz von Abfallverbrennungsschrott wegen des höheren Mengenpotentials nur in Elektrostahlwerken sinnvoll und realistisch. Dieser Schrott wird
derzeit von den Stahlwerken nur als Billigmacher eingekauft, um damit den Gesamtdurchschnittseinkaufspreis zu senken. Aber es kaufen nicht alle Elektrostahlwerke
Abfallverbrennungsschrott. Zum Beispiel hat ein deutsches Stahlwerk in ihren Annahmebedingungen den Einsatz und Vermischung mit anderen Schrottsorten explizit
untersagt. Es sind schon komplette Schiffsladungen wegen zugeführtem Abfallverbrennungsschrott geweigert und zum Absender zurückgesandt worden. Die dadurch
entstehenden Kosten liegen oft im fünfstelligen Bereich.
Der Abfallverbrennungsschrott konkurriert mit den Qualitätsschrottsorten der europäischen Schrottsortenliste. Erst bei einer besseren Qualität wäre man in der Lage,
auch wesentliche Teilmengen der Qualitätsschrottsorten zu verdrängen.
Derzeit kaufen nur wenige Elektrostahlwerke Abfallverbrennungsschrott ein. Von
den 13,1 Millionen Tonnen Stahl könnte dieser innerhalb einer Kapazität von neun
Millionen Tonnen auch eingesetzt werden. Die verbleibenden 4,1 Millionen Tonnen
bilden die Edelstahlproduktion ab. Hier ist der Einsatz von Abfallverbrennungsschrott ausgeschlossen. Da dieser nur bis zu etwa fünf Prozent der gesamten Schrotte
eingesetzt wird, ergibt sich eine realistische Kapazität in Höhe von 450.000 t/a. Diese
Zahlen berücksichtigen auch, dass Abfallverbrennungsschrott fast ausschließlich
196
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
E1
Leichter Stahlaltschrott, überwiegend unter 6 mm Stärke,
in Abmessungen nicht über 1,5 x 0,5 x 0,5 m
E2 Schwerer Stahlneuschrott, überwiegend stärker als 3 mm
E3 Schwerer Stahlaltschrott, überwiegend stärker als 6 mm,
in Abmessungen nicht über 1,5 x 0,5 x 0,5 m
E5 Gemischte Lose von Kohlenstoffstahlspänen, frei von zu hohem
Anteil wolliger Späne, losem Material und frei von Automatenstahlspänen, aufbereitet für einen direkten Einsatz als Rohstoff
E6 Leichter Stahneuschrott (unter 3 mm Stärke), verdichtet oder
in Form von festen Paketen, aufbereitet für einen direkten
Einsatz als Rohstoff
E8 Leichter Stahlneuschrott, überwiegend unter 3 mm Stärke
E40 Shredderstahlschrott, Stahlaltschrott in Stücke zerkleinert, die in
keinem Fall größer als 200 mm für 95 % der Ladung sein dürfen
E46 Geshredderter Schrott aus der Abfallverbrennung.
Loser Stahschrott aus der Abfallverbrennungsanlage für Haushaltsabfälle, der anschließend durch die magnetische
Trennungsanlage ging, geshredder, in Stücke, die keinesfalls
größer als 200 mm sein dürfen und die einen Teil zinnbeschichteter Stahldosen enthalten, aufbereitet für einen direkten
Einsatz als Rohstoff. Der Schrott soll frei sein von zu starker Nässe
und Rost. Er muss frei sein von zu hohen Mengen an sichtbarem
Kupfer, Zinn, Blei (und Legierungen) sowie von Schutt, um die
angestrebten Analysenwerte zu erreichen.
Bild 3:
Die wesentlichen Stahlschrottsorten nach europäischer Schrottsortenliste
Quelle:
BDSV e.V., Düsseldorf
nur für die Herstellung von Stählen in Standardqualitäten wie zum Beispiel Baustahl
eingesetzt wird. Bei der Stahlproduktion mit sehr hohen Qualitätsansprüchen wie es
zum Beispiel in der Automobilindustrie gefordert wird, findet Abfallverbrennungsschrott heute nur geringe Einsatzmöglichkeiten.
mögliche jährliche Einsatzmenge
%
9,0 Mio. t/a
100
0,45 Mio. t/a
1,1 %
90
80
70
13,1 Mio. t/a
4,1 Mio. t/a
12,61 Mio. t/a
29,6 %
29,9 Mio. t/a
29,88 Mio. t/a
29,88 Mio. t/a
70,1 %
60
50
40
30
20
10
0
Integriertes Hüttenwerk 2014
Elektrostahlwerk OHNE MV 2014
Elektrostahlwerk mit 5 % MV
(Davon 60 % = 250‘ t/a realisierbar / 40 % zusätzlich möglich)
Bild 4:
Die mögliche jährliche Einsatzmenge von MVA-Schrott in deutschen Elektrostahlwerken
197
Peter Kosub
1.3. Vermarktung von Abfallverbrennungsschrott
Die einzelnen Schrottsorten werden je nach Qualität preislich unterschiedlich bewertet.
So werden die Qualitätsschrotte E2 – Neuschrott, E3 – Altschrott und E4 – Shredderschrott zu deutlich höheren Preisen eingekauft als E1 – Scherenschrott oder E5 – Späne.
Der Abfallverbrennungsschrott wird in der Regel mit der Sorte 1 unter Berücksichtigung
eines Abschlages in Höhe von vierzig Prozent eingestuft.
Schrottpreis
EUR/t
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
Jan
. ‘1
Feb 3
. ‘1
Jan 3
.‘
Mr 13
z. ‘
Ap 13
r. ‘1
Ma 3
i ‘1
Jun 3
. ‘1
Jul 3
. ‘1
3
Au
g.
‘
Sep 13
.‘
Ok 13
t. ‘
No 13
v. ‘
De 13
z. ‘
1
Jan 3
. ‘1
Feb 4
.‘
Mr 14
z. ‘
Ap 14
r. ‘
Ma 14
i. ‘
Jun 14
. ‘1
Jul 4
. ‘1
4
Au
g.
‘14
Sep
.‘
Ok 14
t. ‘
No 14
v. ‘
De 14
z. ‘
14
200
Bild 5:
Preisentwicklung der Schrott-Sorte 3 in den Jahren 2013 und 2014
Die Vermarktung des Schrottes steht in einem Spannungsfeld von vier wesentlichen
Marktteilnehmern mit unterschiedlichen teilweise konkurrierenden Interessenlagen:
Abfallverbrennungsanlagenbetreiber, Abfallverbrennungsaschenaufbereiter, Abfallverbrennungsschrotteinkäufer und Abfallverbrennungsschrottverkäufer.
Bild 6:
Darstellung der unterschiedlichen Interessenlagen der
Markteilnehmer im MVASchrottmarkt
Quelle:
198
BDSV e.V., Düsseldorf
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Die Einkaufspreise für Schrott unterliegen starken Schwankungen und sind innerhalb
der letzten 24 Monate im Gesamttrend um 25 % gefallen. In den ersten zwei Monaten des Jahres 2015 kam es zu einer weiteren Preisreduktion in Höhe von 25 EUR/t,
Tendenz weiter fallend.
Die Abfallverbrennungsanlagenbetreiber verfolgen unterschiedliche Strategien, ob sie
ihre Rohschlacke direkt vermarkten oder selber aufbereiten. Häufig sind die Verwertungskonzepte jedoch eine Folge der Eigentümerstruktur.
PPP 7.408.000 t/a
38 %
22 Anlagen
Privat 6.060.000 t/a
31 %
20 Anlagen
Bild 7:
27 Anlagen
Öffentlich 6.100.000 t/a
Eigentümerstruktur der deutschen Abfallverbrennungsanlagen
31 %
Quelle:
BDSV e.V., Düsseldorf
Viele kommunale Unternehmen bevorzugen kalkulierbare Kosten für die Verwertung
ihrer Rohschlacke, um Risiken für Abfallgebührenkalkulation zu vermeiden und überlassen ihre Reststoffe zu Fixpreisen ihren Dienstleistern.
Andere kommunale AHKW-Betreiber sehen in der eigenen Aufbereitung eher Chancen
zur Kostenreduzierung und betreiben die entsprechenden Anlagen in eigener Verantwortung. Kommunale Unternehmen, die ihre Rohschlacke weitergeben, befinden
sich im unteren linken Quadranten, wogegen die kommunalen Unternehmen, die
selber aufbereiten, sich in den oberen linken Quadranten bewegen. Hier besteht der
Anspruch, einen möglichst hohen Preis für den Abfallverbrennungsschrott zu erzielen.
Dieser Anspruch scheitert jedoch häufig an der unzureichenden Qualität der erzeugten
Schrotte, die keine Direktbelieferung der Stahlwerke erlaubt.
Das gilt auch für die einschlägigen Verwertungsunternehmen, deren bevorzugtes Ziel
es ist, einen vermarktungsfähigen Straßen- und Deponiebaustoff zu produzieren. Hier
hat die Produktion eines qualitätsgesicherten Baustoffs Priorität, zulasten eines teilweise minderwertig aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes. Auch hier kollidiert der
geforderte Preis häufig mit der produzierten Qualität. Diese Marktteilnehmer befinden
sich ausschließlich im linken oberen Quadranten.
Die Einkäufer von Abfallverbrennungsschrott befinden sich im unteren rechten Quadranten, gute Qualität zu niedrigen Preisen – fast schon eine Quadratur des Kreises.
199
Peter Kosub
Im rechten oberen Quadranten befindet sich der Verkäufer von Abfallverbrennungsschrott. Dieser will einen hohen Preis bei guter Qualität erzielen. Ein hoher Preis bei
wirklich guter Qualität ist hingegen die Ausnahme. Bis heute ist es nicht möglich, bei
den Stahlwerken für wirklich gut aufbereiteten und gegebenenfalls nachbehandelten
Abfallverbrennungsschrott einen höheren Preis zu erzielen. So wird dann im Falle
eines sehr gut aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes dieser je nach Marktlage
exportiert oder geht an Stahlschrottrecyclingunternehmen, die diesen letztendlich gut
aufbereiteten sauberen Schrott anderen Qualitäten zuführen.
Da die Stahlwerke nicht bereit sind, den Mehraufwand für eine Nachbehandlung des
noch nicht optimal aufbereiteten Abfallverbrennungsschrott zu zahlen, wird der zwar
aufbereitete aber nicht nachbehandelte Schrott direkt in die Stahlwerke geliefert. Da
die Qualität nicht optimal ist, kommt es zu Qualitätsabzügen, die in Abhängigkeit
von Verkaufspreis und Höhe der Abzüge in Verbindung mit einer Berechnung der
Abzüge – freie Asche, anhaftende Schlacke, Unverbranntes – zu teilweise erheblichen
Verkaufspreisreduzierungen und kann auf diese Weise sogar zu hohen Verlusten für
den Verkäufer führen.
Verkaufserlös
EUR/t
120
0
135
EUR/t
165
150
180
195
210
-10
-20
-30
-40
-50
-60
1%
Bild 8:
3%
5%
10 %
15 %
Finanzieller Einfluß von Qualitätsabzügen auf den endgültigen Verkauferlös von MVASchrott im Stahlwerk
Wie sich die Abzüge generell auf den Verkaufspreis auswirken können, soll dieses
Beispiel zeigen:
Verkaufspreis – frei geliefert – Stahlwerk
Angelieferte Menge
Abzug Asche/Unverbranntes
Kosten Entsorgung
Berechnung Umsatz: 135,00 EUR/t x 25,00 t =
Entsorgung: -150,00 EUR/t x 0,35 t =
200
135,00 EUR/t
25,00 t
350 kg (1,40 %)
150,00 EUR/t
3.375,00 EUR vor Abzüge
- 52,50 EUR
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Nicht bezahlter MVA-Schrott: - 135,00 EUR/t x 0,35 t =
- 47,25 EUR
- 99,75 EUR
Endgültiger Verkaufserlös: 3.375,00 EUR – 99,75 EUR =
3.275,25 EUR
Das entspricht einer Reduzierung pro Tonne:
Verkaufserlös
EUR/t
1 % 300 kg
0
3 % 750 kg
5 % 1,25 t
3,99 EUR/t
15 % 3,75 t
(… -215 EUR/t)
10 % 2,50 t
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
SW 1 VK 125 EUR/t ohne Entsorgungskosten
SW 2 VK 125 EUR/t mit Entsorgungskosten
SW 3 VK 125 EUR/t Exp. steigenden
Entsorgungskosten
Bild 9:
SW 1 VK 180 EUR/t ohne Entsorgungskosten
SW 2 VK 180 EUR/t mit Entsorgungskosten
SW 3 VK 180 EUR/t Exp. steigenden
Entsorgungskosten
Finanzieller Einfluss von Qualitätsabzügen auf den endgültigen Verkauferlös bei einer
exponentiellen Preisreduzierung von MVA-Schrott im Stahlwerk
Ein sehr großes Risiko eines hohen Verlustes für den Verkäufer besteht dann, wenn es
bei den Abzügen zu einer exponentiellen Preisreduzierung kommt.
In diesem Fall führen die Abzüge zu einer erheblichen Verkaufspreisreduzierung:
Verkaufspreis frei geliefert Stahlwerk
135,00 EUR/t
Angelieferte Menge
25,00 t
Abzug Asche/Unverbranntes
1,25 t (5,00 %)
Kosten Entsorgung (exponentiell)
450,00 EUR/t
Berechnung Umsatz: 135,00 EUR/t x 25,00 t =
3.375,00 EUR vor Abzüge
Entsorgung: - 450,00 EUR/t x 1,25 t =
- 562,50 EUR
Nicht bezahlter MVA-Schrott: - 135,00 EUR/t x 1,25 t =
- 168,75 EUR
- 731,25 EUR
Endgültiger Verkaufserlös: 3.375,00 EUR - 731,25 EUR =
Das entspricht einer Reduzierung pro Tonne:
2.643,75 EUR
29,25 EUR/t
201
Peter Kosub
Erschwerend kommt hinzu, dass alle Abzüge lediglich auf Schätzungen und Erfahrungswerten der Abnehmer auf dem Schrottplatz der Stahlwerke beruhen. Die Abzüge werden nicht durch Absieben und Wiegen der angelieferten Ladung ermittelt.
Und diese Schätzungen der gewichtsmäßigen Anteile an Asche und Unverbranntem
werden vor Ort bei der Schrottannahme von den Schrottabnehmern vorgenommen.
Hier ergeben sich dann erhebliche Schwankungsbreiten, die eine Preiskalkulation
zusätzlich erschweren.
2. Abfallverbrennungsanlagen in Deutschland
In Deutschland wurden im Jahre 2013 24,8 Millionen Tonnen Abfälle energetisch verwertet, davon als Haus- und Gewerbeabfall 18,5 Millionen Tonnen und 6,3 Millionen
Tonnen Abfall in Ersatzbrennstoff- und Mitverbrennungsanlagen. Dabei entstanden
5,6 Millionen Tonnen Rohschlacke, die anschließend mit unterschiedlichen Verfahren aufbereitet wurden. Dabei konnten 450.000 Tonnen Stahl- und 56.000 Tonnen
Nichteisenmetallschrott in Aufbereitungsanlagen mit teilweise sehr komplexer Aufbereitungstechnik und -tiefe und daraus folgenden schlechten bis guten Qualitäten
zurückgewonnen werden. Nach einer Prognos-Studie aus dem Jahr 2009 werden
sich die Abfallmengen aus Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen bis 2020
Menge
t/a
30.000.000
26.831.000
26.431.000 26.624.000
26.831.000
28.000.000
26.000.000
Gesamtaufkommen
22.201.000
24.000.000
an EBS und SBS aus
22.000.000
19.570.000
19.570.000
Siedlungsabfällen
20.000.000
19.390.000
18.000.000
18.540.000 19.390.000
Aufkommen an
16.000.000 16.690.000
Gewerbeabfällen z.V. und
14.000.000
Sortierresten für die MVA
12.000.000
10.000.000
8.000.000
Aufkommen an
6.000.000
überlassungspflichtigen
4.000.000
Abfällen für die MVA
2.000.000
0
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Gesamtaufkommen an EBS und SBS aus Siedlungsabfällen
Aufkommen an Gewerbeabfällen z.V. und Sortierresten für die MVA
Aufkommen an überlassungspflichtigen Abfällen für die MVA
Kapazitätenentwicklung der MVA, EBS-Kraftwerke
(Untere Entwicklung) und SBS-Mitverbrennung
Kapazitätenentwicklung der MVA
Anmerkung:
Bild 10:
Quelle:
202
Die Prognoseunsicherheiten für das Abfallaufkommen und die Kapazitäten
nehmen ab dem Jahr 2015 deutlich zu.
Prognose des deutschen Verbrennungsmarktes bis ins Jahr 2020
Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
auf einem Niveau um die 15 Millionen Tonnen einpendeln, in Ersatzbrennstoff- und
Mitverbrennungsanlagen etwa 6,5 Millionen Tonnen, sodass man von einer jährlichen
Menge an Rohschlacke in Höhe von etwa 5 Millionen Tonnen ausgehen kann. Daraus
folgt, dass auch in den nächsten Jahren ein stabiles Aufkommen von Stahlschrott aus
Abfallverbrennungsanlagen in Höhe von mindestens 400.000 Jahrestonnen vorausgesetzt werden kann. Diese Menge kann sich aber vor dem Hintergrund der aktuell
eingeführten und noch einzuführenden Wertstofftonne noch reduzieren.
In Deutschland gibt es mehrere Ballungsräume wie z.B. die Region Rhein-Ruhr, in
denen es folglich zu einer größeren Verdichtung von Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen kommt. Daraus folgt, dass hier auch die höchste Aufbereitungskapazität
für Rohschlacke installiert ist. Weitere Ballungsräume sind Hamburg und Frankfurt/
Wiesbaden/Mannheim.
Kiel
Neustadt
Tornesch Ahrenlohe
Hamburg
Ludwigslust
Bremerhaven HamburgStapelfeld
Bremen
Salzbergen
Kamp-Lintfort
Bielefeld
Magdeburg
Hamm
Essen
Iserloh
Hagen
Wuppertal
Solingen
Leverkusen
Oberhausen
Krefeld
Düsseldorf
Köln
Berlin
Hannover
Helmstedt
Emlichheim
Hameln
Staßfurt
Leuna
Zorbau
Kassel
Lauta
Zella-Mehlis
Eschweiler
Frankfurt a. M.
Schweinfurt
Coburg
Offenbach
Neunkirchen
Mainz
Darmstadt
Mannheim
Völdingen
MVA-Kapazitäten t/2015
2.500.000
1.000.000
250.000
Bamberg
Würzburg
Ludwigshafen
Nürnberg
Pirmasens
Stuttgart
Göppingen
Schwandorf
Ingolstadt
Ulm Augsburg
Böblingen
Günzburg
Weißenhorn GeiselBurgkirchen
bullach Unterföhring
Rosenheim
Bild 11:
Quelle:
Standorte der deutschen Abfallverbrennungsanlagen
Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009
203
Peter Kosub
2.1. Der Verbrennungsprozess
beispielhaft für Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen
Der generelle Aufbau von Hausmüllverbrennungsanlagen kann in folgende Teilbereiche
gegliedert werden:
• Eingangs-undLagerbereich,
• Feuerung,
• Dampferzeugung,
• Turbosatz/Fernwärmeauskopplung,
• Abgasreinigung,
• Rückstandserfassungund-behandlung.
Die Rostfeuerung ist die gebräuchlichste und bewährteste Art der Feuerung bei der
Hausmüllverbrennung. Ein Großteil der Verbrennungsluft (Primärluft) wird durch die
Spalten zwischen den Roststäben in den Feuerraum geführt. Der Abfall wird durch
die Neigung des Rostes sowie durch die Bewegung der Roststäbe geschürt und durch
den Feuerraum transportiert. Am Ende des Feuerungsrostes fallen die weitestgehend
ausgebrannten Verbrennungsrückstände (Schlacke) in ein Wasserbad und werden weiter zum Schlackebunker oder einer entsprechenden Verladeeinrichtung transportiert.
Aufgrund der dargestellten Technik können bei Rostfeuerungen keine flüssigen oder
pastösen Abfälle eingesetzt werden, da ein Teil der Abfälle unverbrannt in die Rostschlacke gelangen könnte.
Letztendlich ist aber die Auswahl des Rostsystems und der Feuerraumgestaltung von
der Philosophie des ausgewählten Anlagenherstellers abhängig.
2.2. Einflüsse auf die Qualität des Abfallverbrennungsschrottes
Einen maßgeblichen Einfluss auf die Qualität der Rohschlacke hat neben der Philosophie des ausgewählten Anlagenherstellers die Struktur der angelieferten Abfälle. So
enthalten Abfälle aus Haushalten einen höheren Anteil an verzinntem und dünnem
Stahlschrott geringer Größe, wogegen Gewerbeabfälle teilweise massiven und großteiligen Stahlschrott enthalten. Man darf einen Zusammenhang vermuten, dass der
Abfall in Großstädten geringere Mengen an gröberem Stahlschrott enthält, wogegen
in Industrieregionen dieser Anteil wesentlich höher sein dürfte.
Eine geplante oder ungeplante Überschüttung des Rostes hat Rohschlacken mit sehr
hohen Anteilen an Unverbranntem wie Stoffresten, Folien und sogenanntem Gewöll
zur Folge. Diese Fremdbestandteile sind im anschließenden Aufbereitungsprozess nur
sehr schwer zu entfernen und es kommt bei der Anlieferung dieser Abfallverbrennungsschrotte in den Stahlwerken zu Qualitätsabzügen bis zu einer kompletten Rückweisung.
204
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Bild 12:
MVA-Schrott mit hohen Anteilen Unverbranntem
Bild 13:
Emissionsentwicklung beim Abkippen von qualitativ schlechtem
MVA-Schrott
Die vorgeschriebene Lagerung nicht
aufbereiteter Schlacken von 12 Wochen
trägt durch die Oxidierung eisenhaltiger
Bestandteile ebenfalls zur Qualitätsminderung bei. Lagert die Rohschlacke außerhalb von Hallen, so wird dieser Prozess
durch witterungsbedingte Einflüsse noch
beschleunigt. Der Schrott ist nach der
Lagerung und anschließenden Aufbereitung stark korrodiert und enthält viel
magnetischen Rost, der sich auch nach
der Aufbereitung in Teilmengen noch im
aufbereiteten Abfallverbrennungsschrott
befindet. Beim Abkippen im Stahlwerk
kommt es dann zu hohen Staubemissionen, die zusätzlich qualitätsmindernd
wirken. Dieser stark korrodierte Schrott
sieht optisch sehr schlecht aus. Auch
Stahlwerke kaufen Schrott mit dem Auge.
2.3. Qualitäten von Abfallverbrennungsschrott
In der Regel werden im Aufbereitungsprozess aus der Rohschlacke zwei Sorten Stahlschrott produziert, grober Abfallverbrennungsschrott (20/30 bis 150/200 mm) und
feiner Abfallverbrennungsschrott (< 20/30 mm), auch Nagelschrott genannt.
205
Peter Kosub
Bild 14:
Rohschlacke und der daraus
gewonnene grobe und feine
MVA-Schrott
Derzeit setzt die deutsche Stahlindustrie ausschließlich groben Abfallverbrennungsschrott ein, in Einzelfällen können gewisse Mengen an feinem gut aufbereitetem Abfallverbrennungsschrott zugesetzt werden. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass höhere
Mengen von für die Stahlherstellung wertlosem Eisenoxid (Rost) und freie Asche in den
Stahlherstellungsprozess eingetragen werden. In der Regel werden hier erhebliche
Mengen an Asche von den Schrottabnehmern bei der Schrottannahme abgezogen.
Bild 15:
Grober MVA-Schrott mit sehr
hohem Ascheanteil
Vor diesem Hintergrund möchte der Autor an dieser Stelle die Stahlherstellungsprozesse über den Hochofen und Konverter und über den Elektrolichtbogenofen aus der
Sicht des Metallurgen erklären.
Im Hochofen wird durch die Verbrennung von Kohlenstoff im unteren Teil des Ofens
CO erzeugt, das mit den anderen Gasbestandteilen (CO2, H2, N2), die Möllersäule
(Eisenerz, Zuschlagstoffe) mit dem aufgeschichteten Koks durchströmt. Durch den
hohen CO-Gehalt herrscht in dem Hochofen eine reduzierende Atmosphäre.
Bei diesem Prozess gibt es folgende hintereinander und den Hochofen von oben nach
unten durchlaufende Reaktionen:
206
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
3 Fe2O3 + CO
n
2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO
n
FeO + CO2
FeO + CO
n
Fe + CO2
Das geschmolzene Roheisen hat einen Restkohlenstoffgehalt von 4,3 bis 4,7 % und
etwa 0,5 % Silizium.
Anschließend fließt das Roheisen aus dem Hochofen in den Konverter. Durch das
Einblasen von Sauerstoff, dem sogenannten Frischen werden Silicium, Kohlenstoff und
Mangan aus dem Roheisen ausgetrieben:
[Si] + [O]
n
(SiO2) = Schlackebestandteil
[Mn] + [O]
n
(MnO) = Schlackebestandteil
[C] + [O]
n
(CO)
[Fe] + [O]
n
(FeO) = Schlackebestandteil (= Rost)
Auch das Frischen ist eine exotherme Reaktion. Zum Kühlen der Schmelze werden
zwischen zehn und maximal zwanzig Prozent definierter Stahlschrott unten in den
Konverter gefüllt, bevor das Roheisen in den Konverter läuft. Zusätzlich hat der Schrott
eine die Konverterausmauerung schützende Wirkung. Selten wird hier Abfallverbrennungsschrott eingesetzt. In der Regel ist eine positive Entscheidung zugunsten des
preiswerten Abfallverbrennungsschrottes eine Frage des dann geltenden sehr hohen
Schrotteinkaufspreisniveaus. Eine gute Qualität ist Grundvoraussetzung. Dieser Schrott
ist nicht mit dem sogenannten Kühlschrott zu verwechseln.
Anschließend wird der so entstandene Rohstahl durch Drehen des Konverters in die
sogenannte Pfanne gekippt. Die oben auf dem flüssigen Stahl schwimmende Schlacke
wird dabei während des Kippens vom Stahl getrennt. Im Rohstahl befindet sich immer
noch ein zu hoher Anteil an gelöstem Sauerstoff. Durch Zugabe von sogenanntem
Aluminium-Desox, wird dieser Sauerstoff durch eine weitere exotherme Reaktion aus
dem Rohstahl entfernt:
2[Al] + 3 [O]
n
(Al2O3).
Da auch bei dieser Reaktion ein hohes Wärmepotential freigesetzt wird, setzt man an
dieser Stelle Kühlschrott zur Senkung der Temperatur ein. Der qualitativ hochwertige
Kühlschrott wird unter anderem in Shredderbetrieben durch das Doppelshreddern
produziert.
Aus der Pfanne wird der flüssige Stahl in die Stranggussanlage zur Weiterverarbeitung
überführt.
Bei den Elektrostahlverfahren wird die zum Schmelzen erforderliche Wärme in der
Regel durch einen Lichtbogen über drei Graphitelektroden erzeugt. Der Lichtbogenofen
wird mit Schrott, Eisenschwamm und/oder Roheisen beschickt. Außerdem werden
noch Kalk zur Schlackenbildung und Reduktionsmittel zugegeben. Beim Schmelzvorgang schwimmt die entstehende Schlacke auf, die nach dem Schmelzvorgang bei
207
Peter Kosub
Abkippen des Rohstahles vorher getrennt
abgeführt wird. Es besteht beim kompletten Schmelzvorgang keine reduzierende
Atmosphäre, so dass sich die im Abfallverbrennungsschrott befindende Asche
und Rost (Eisenoxid (FeO)), komplett
in die Kosten verursachende Schlacke
überführt werden. Auch der Gedanke,
das der in der Asche enthaltene Kalk den
zur Schlackebildung zuzusetzenden Kalk
substituieren könnte, muss verworfen
werden, da das auch in der Asche enthaltene Silizium die Wirkung des Kalkes
wegen einer fast gleich hohen Verteilung
in der Asche gemäß dem CaO-FeOx-SiO2Dreistoffsystem aufheben würde.
Bild 16:
Grober MVA-Schrott von hoher
Qualität (Detailaufnahme)
Neben der Asche und dem Rost hat für
den Stahlherstellungsprozess beim Einsatz von Abfallverbrennungsschrott der
Eintrag von Kupfer – hauptsächlich über
Kupfereisenanker, besser bekannt unter
Spulen z.B. aus Elektromotoren – negative
Auswirkungen. Der produzierte Stahl darf
je nach Qualität genau definierte Kupfergehalte enthalten, sodass der unkontrollierte Einsatz von Kupfer zu vermeiden ist.
Auch das Zinn (Sn) aus Weißblech – z.B.
Gemüse- oder Getränkedosen, das sich
im Abfallverbrennungsschrott befindet,
kann sich preismindernd beim Einkauf
auswirken. Oberhalb der Schlackeschicht
befindet sich eine natürliche Atmosphäre.
Das Zinn verdampft beim Schmelzvorgang und reagiert mit dem in der Luft
enthaltenen Sauerstoff.
[Sn] + [O2] n
Bild 17:
208
Grober MVA-Schrott von hoher
Qualität
(SnO).
Die Asche und der Rost werden zu hundert Prozent in die Schlacke überführt.
Zusätzlich können durch den unkontrollierten Eintrag von Kupfer die Qualitätsanforderungen an den produzierten
Stahl nicht mehr eingehalten werden
und es kann zu sogenannten Fehlchargen
durch zu hohe Kupfergehalte kommen.
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Bild 18:
Feiner MVA-Schrott mit sehr
hohem Ascheanteil
Dass sehr gute Qualitäten an grobem Abfallverbrennungsschrott produziert werden
können, zeigen die Bilder 16 und 17.
Dagegen ist der Einsatz von feinem Abfallverbrennungsschrott direkt in der Stahlindustrie nahezu ausgeschlossen. Insbesondere Eisenoxid und freie Asche erhöhen die
Kosten bei der Stahlherstellung und sind deshalb nicht gewünscht. Häufig entstehen
beim Verbrennungsprozess magnetische Stahlschrott-Schlacke-Konglomerate, die beim
Aufbereitungsprozess aussortiert werden und sich im abgesiebten, feinen Abfallverbrennungsschrott wiederfinden. Diese Mengen können teilweise sehr erheblich sein –
zwischen zehn und zwanzig Prozent – und führen zu hohen und kostenintensiven
Abzügen.
Aber wie erreicht man dieses anspruchsvolle Ziel, einen Abfallverbrennungsschrott
mit hoher Qualität, um den Anforderungen der deutschen Stahlindustrie gerecht zu
werden? Indem bei der Aufbereitung von
Abfallverbrennungsaschen- und schlacken die Qualität der aufzubereitenden
Stahl-Metallschrotte mehr in den Fokus
gerückt wird und gegebenenfalls in weitere nachgeschaltete Aufbereitungstechnik
investiert wird.
Bild 19:
Feiner MVA-Schrott mit in Schlacke
fest eingebundenem MVA-Schrott
Die Qualitätsansprüche haben sich in den
letzten Jahren nicht nur bei den deutschen
Stahlwerken wesentlich erhöht, sondern
auch die Exportländer wie die Türkei,
China oder Indien erhöhen immer mehr
ihre Qualitätsansprüche. Der Unterschied
zu Deutschland ist aber, dass zum Beispiel
in Indien heute bereits gut aufbereiteter, grober Abfallverbrennungsschrott
wesentlich höher vergütet wird als hierzulande.
209
Peter Kosub
Die deutsche Stahlindustrie kann man nur überzeugen, in dem man kontinuierlich
eine sehr gute Qualität liefert und damit gegen das nach wie vor sehr schlechte Image
des Abfallverbrennungsschrottes arbeitet.
Es werden nur diejenigen Aufbereitungsanlagen ihren Stahl- und Metallschrott zu
höheren Preisen vermarkten können, die zugunsten einer besseren Qualität des
Schrottes gegebenenfalls die Gesamtleistung ihrer Aufbereitungsanlage reduzieren.
Diese Entscheidung kann aber im Wesentlichen nur unter betriebswirtschaftlichen
Gesichtspunkten getroffen werden, das heißt, der Mehrerlös aus der Schrottvermarktung kompensiert die geringere Mehrkosten verursachende Gesamtleistung der Anlage.
3. Vorschläge zur Qualitätsverbesserung
von Abfallverbrennungsschrott
In Deutschland werden bereits heute die Rohschlacken teilweise mit hohem Aufwand
veredelt.
Rohschlacke
Fraktion < 45 mm
Fe-Schrott
Absiebung 45 mm
Fraktion > 45 mm
Magnetscheidung
Magnetscheidung
Absiebung 15 mm
Rückführung aufgemahlenes
mineralisches Überkorn
Fraktion > 15 mm
manuelle
Sortierung
Fe-Schrott
VA-Schrott
NE-Metalle
Unverbranntes
Fraktion < 15 mm
Prallmühle
NE-Metalle
Wirbelstromscheidung
Windsichtung
Unverbranntes
Wirbelstromscheidung
NE-Metalle
Zwischenlagerung
(3 Monate)
HMVFertigschlacke
Bild 20:
Vereinfachtes Schema über die Aufbereitung von Rohschlacke aus Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen
Quelle: Deike, R; Ebert, D.; Schubert, D.; Ulum, R. M.; Warnecke, R.; Vogell, M.: Recyclingpotenziale von Metallen bei Rückständen aus der Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.): Aschen • Schlacken • Stäube aus Metallurgie und
Abfallverbrennung. TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, Neuruppin, 2013, S. 281-293
210
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Trotzdem genügen die eingesetzten Techniken teilweise den hohen Anforderungen
der deutschen Stahlwerke nicht. Im Folgenden werden drei Beispiele gezeigt, wie die
Aufbereitungsanlagen für Rohschlacken abhängig von der schon erzeugten Qualität
des bereits aufbereiteten Abfallverbrennungsschrottes weitere technische Maßnahmen
ergreifen müssen, um eine stahlwerksgerechte Qualität zu produzieren.
3.1. Einsatz einer Siebtrommel für die Nachbehandlung
von grobem Abfallverbrennungsschrott
Nach dem eigentlichen Aufbereitungsprozess befindet sich im Abfallverbrennungsschrott häufig neben freier Asche und Rost vor allen Dingen Schlacke, die an dem
Abfallverbrennungsschrott anhaftet. Auch diese Anhaftungen sind im Stahlwerk nicht
gewünscht. Um diese Restaschen und -schlacken aus dem groben Abfallverbrennungsschrott zu entfernen, bietet es sich an, nach der Aufbereitung der Rohschlacke
den erzeugten Abfallverbrennungsschrott mittels einer Siebtrommelanlage weiter von
mineralischen Anhaftungen zu befreien. In dieser vier bis sechs Meter langen Trommel sind etwa siebzig Prozent der Siebfläche geschlossen. In diesem Bereich werden
Anhaftungen je nach Anhaftungsgrad und -härte abgeschlagen. Im letzten Drittel der
Siebtrommel werden neben dem feinen Abfallverbrennungsschrott die freie Asche und
die abgeschlagene Schlacke auf der nun offenen Siebfläche abgesiebt.
In einer wahlweise nachgeschalteten Sortierkabine werden noch verbliebene sogenannte
Kupfer-Eisen-Anker und Unverbranntes manuell entfernt. Das Investitionsvolumen
liegt bei etwa 100.000 EUR.
20 m
6m
7m
schwenkbares Förderband
7m
4m
Mauer (LegioBloc o.ä.)
Haufwerk MV-Schrott
Sortier-Kabine
(Cu/Fe-Anker)
Mauer (LegioBloc o.ä.)
Haufwerk MV-Schrott
Sortierfläche
(Cu/Fe Anker)
Siebtrommel
Auf2m 5m
gabe
Mauer (LegioBloc o.ä.)
10 m
Förderband aus Anlage
Bild 21:
Aufstellungsplan über eine nachgeschaltete Siebanlage zur Aufbereitung von grobem
MVA-Schrott nach der Rohschlackenaufbereitung
Weitere Sieb- und Magnettechnik erlauben die weitere Veredlung des abgesiebten,
feinen Abfallverbrennungsschrottes.
211
Peter Kosub
Bild 22:
Siebanlage zur Aufbereitung von
grobem MVA-Schrott nach der
Rohschlackenaufbereitung mit
weiteren Aggregaten zur weiteren Behandlung des Unterkorns
3.2. Einsatz eines kombinierten Grob- und Spannwellensiebes
Ein deutlich höherer Energieeintrag bei der Absiebung von Abfallverbrennungsschrott
lässt sich durch ein kombiniertes Grob- und Spannwellensieb von Spaleck realisieren.
Zudem ermöglicht die Doppelsiebanlage die Erzeugung von drei Fraktionen.
Durch die Montage dieser Siebanlage auf ein Kettenfahrwerk entsteht eine sehr robuste,
verfahrbare Siebmaschine mit einer hohen Durchsatzleistung sowie, dem Siebschnitt
entsprechend, hohem Sortiergrad.
Mit einem 4-Zylinder-Caterpillar-Antrieb
mit 80 kW besteht die Siebeinrichtung
aus einem 3D-Wertstoffsieb mit frei
wählbaren unterschiedlichster individuell abstimmbarer Lochgrößen und
-formen und einem darunter angeordBild 23:
Kombiniertes Grob- und Spannneten Spannwellensieb mit ebenfalls frei
wellensieb
wählbaren Lochgrößen und -formen.
Die Bandantriebe sind hydraulisch. Der
Quelle: Spaleck, Bocholt – Prospektmaterial
maximale Durchsatz liegt abhängig vom
Eingangsmaterial bei 60 t/h.
Der Schrott wird über einen Eingabetrichter aufgegeben und mittels Plattenband dem
Grobsieb – Ausführung in drei Etagen – zugeführt. Hier erfolgt der erste Siebschnitt.
Empfehlenswert ist eine Lochgröße zwischen 80 und 100 mm. Eine Magnettrommel
trennt den magnetischen Abfallverbrennungsschrott von nicht-magnetischen Bestandteilen.
Das Unterkorn fällt direkt auf das Spannwellensieb. Durch die spezielle Technik des
Spannwellensiebes wird diese Fraktion neben der horizontalen Bewegung durch den
pulsierenden Siebbelag vertikal beschleunigt. Der Energieeintrag ist hier wesentlich
höher als bei der Siebtrommel und gewährleistet damit eine intensivere Trennung
212
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
von Abfallverbrennungsschrott und Asche und der anbackenden Schlacke. Durch die
Spannwelle wird die Feinfraktion als weiteres Unterkorn erzeugt (Abfallverbrennungsschrott fein) und fällt auf ein Förderband. Ein Siebschnitt zwischen 10 und 20 mm
erscheint hier sinnvoll. Ein vorhandener Überbandmagnet trennt die magnetische
Fraktion ab. Die mittlere Fraktion 10/20 bis 80/100 mm als zweites Überkorn wird
über ein Transportband ausgeschleust und per Überbandmagnet in eine magnetische
und eine nicht magnetische Fraktion getrennt. Es entsteht somit eine mittlere Abfallverbrennungsschrottfraktion.
Durch den sehr hohen Energieeintrag des Spannwellensiebes arbeitet diese Technik
nahezu verstopfungsfrei. Das Investitionsvolumen liegt je nach Ausführung und ohne
die beschriebenen Überbandmagnete bei etwa 350.000 EUR.
3.3. Prallmühlenverfahren
Ein völlig neuer Ansatz wird mit dem Einsatz von Prallmühlen verfolgt. Erstmalig
in Deutschland zielt hier die Technik nicht auf die Produktion von Straßen- und
Deponiebaustoffen, sondern auf die Gewinnung von Stahl- und Metallschrott mit sehr
hoher Qualität.
Aschen/Schlacken
(Rohschlacke)
Schlackeaufbereitung/
Metallrückgewinnung
NE-Metalle
~ 2,0 %
Bild 24:
Quelle:
Fe-Metalle
6 bis 8 %
Restschlacken nach
der Aufbereitung
Schematische Darstellung der Aufbereitung von Rohschlacke nach dem Prallmühlenverfahren
Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
213
Peter Kosub
Die Rohschlacke wird mehrstufig mit speziell konstruierten und patentierten Prallbrechern und Hochgeschwindigkeitsprallmischern zerkleinert, wodurch auch kleinste
eingeschlossene Metalle (bis 1 mm) wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer und Messing
freigesetzt werden. Dies gilt insbesondere auch für den eisenhaltigen Abfallverbrennungsschrott. Insbesondere der in der Schlacke eingebundene Stahlschrott wird auf
diese Weise vollständig aufgeschlossen und dadurch von anhaftender Schlacke getrennt.
Bild 25:
Prallbrecher
Quelle: Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
Bild 26:
Hochgeschwindigkeitsprallmischer
Quelle: Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
Es folgt eine Klassierung durch diverse Siebschnitte. Die Fraktion > 70 mm wird manuell in Nichteisenmetalle, Störstoffe (Unverbranntes) und Mineralik getrennt. Aus den
weiteren Metallfraktionen werden mittels Magnet- und Nichteisenmetallabscheider
hochwertiger Stahlschrott und Nichteisenmetalle zurückgewonnen.
Die Bilder 27 und 28 zeigen beispielhaft einen stark mit Schlacke verzunderten Abfallverbrennungsschrott und eine nach dem Aufbereitungsprozess sehr saubere mittlere
Abfallverbrennungsschrottfraktion (3 bis 60 mm).
Die abgetrennte und stark zerkleinerte Schlacke wird anschließend deponiert. Ein
Einsatz im Straßen- und Deponiebau ist aufgrund der durch die Zerkleinerung ungeeigneten Sieblinie nicht möglich. Alternativen zur Deponierung werden derzeit geprüft.
214
MVA-Schrotte in der Stahlerzeugung
Bild 27:
Stark mit Schlacke verzunderter
Abfallverbrennungsschrott vor
der Aufgabe in die Prallmühle
Quelle: Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
Bild 28:
Mittlerer MVA-Schrott (3 bis
60 mm) von hoher Qualität
nach der Aufbereitung mit dem
Prallmühlenverfahren
Quelle: Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
4. Zusammenfassung
Trotz teilweise hochtechnischer Großanlagen für die Aufbereitung von Rohschlacke aus
Haus- und Gewerbeabfallverbrennungsanlagen gelingt es häufig nicht, eine Qualität
von aufbereitetem eisenhaltigen Abfallverbrennungsschrott herzustellen, der direkt
in deutschen Stahlwerken eingesetzt werden kann. In diesem Beitrag wurde gezeigt,
welche Anforderungen die deutsche Stahlindustrie an qualitativ hochwertigen Abfallverbrennungsschrott hat und welche finanziellen Konsequenzen es hat, wenn die
Qualität bei Anlieferung nicht den Anforderungen entspricht.
Es wurden drei Möglichkeiten aufgezeigt, wie man den Abfallverbrennungsschrott nach
der eigentlichen Aufbereitung nachbehandelt und dadurch Qualitäten erzeugt werden,
die direkt im Stahlwerk ohne Qualitätsabzüge einzusetzen sind. Nach wie vor ist es
aber derzeit nicht möglich, den finanziellen Mehraufwand für diese Nachbehandlung
im Verkaufspreis des Abfallverbrennungsschrottes an die deutsche Stahlindustrie
durchzusetzen.
215
Peter Kosub
5. Quellen
[1] BDSV e.V., Düsseldorf
[2] Deike, R; Ebert, D.; Schubert, D.; Ulum, R. M.; Warnecke, R.; Vogell, M.: Recyclingpotenziale
von Metallen bei Rückständen aus der Abfallverbrennung. In: Thomé-Kozmiensky, K. J. (Hrsg.):
Aschen•Schlacken•StäubeausMetallurgieundAbfallverbrennung.TKVerlagKarlThoméKozmiensky, Neuruppin, 2013, S. 281-293
[3] EUWID Recycling und Entsorgung 8.2015: Elektrostahlproduktion sinkt das dritte Jahr in Folge
[4] EUWID Recycling und Entsorgung 10.2015: Mehr Abfall in deutsche Entsorgungsanlagen in
2013
[5] GET, Hamburg – Prospektmaterial
[6] Institut für Baustoff-Forschung, Duisburg-Rheinhausen
[7] ITAD e.V., Düsseldorf
[8] Prognos-Studie: Der Abfallmarkt in Deutschland und Perspektiven bias 2020, Berlin, März 2009
[9] Spaleck, Bocholt – Prospektmaterial
[10] Recycling magazin 4/2014: Vorfahrt für Recycling, Seite 10-13
[11] Tartech eco industries AG, Unter den Linden 32-34, 10117 Berlin
[12] Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf
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