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Sauberes Wasser statt kontaminiertem Gips

Zink-Recycling: Umweltschonende Abwasserbehandlung
Sauberes Wasser statt kontaminiertem Gips

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Beim Zink-Recycling kommen Säuren zum Einsatz, die mit Kalk neutralisiert werden müssen. Dabei entstehen große Mengen an belastetem Gips. Ein Zink-Hersteller in Datteln entwickelte ein neues Verfahren, bei dem dieses unerwünschte Nebenprodukt ausbleibt.

Klaus Vollrath ist Fachjournalist in Herne

In der Vergangenheit wurde in der Ruhr-Zink GmbH in Datteln für die Herstellung von Zink fast ausschließlich Erz verarbeitet. Mit der Zeit wuchs der Recyclinganteil in der Produktion kontinuierlich, und es fielen vermehrt Schadstoffe an. Die Folge waren Entsorgungsprobleme, die mit der alten Abwasseranlage nicht mehr zu bewältigen waren.
Von den rund 110 000 t hochreinen Zinks, die das Unternehmen jährlich fertigt, stammt inzwischen rund ein Drittel aus der Aufbereitung von zinkhaltigen Abfallstoffen. Wichtigste Quelle sind aufbereitete Filterstäube aus Stahlwerken, die das Zink aus den eingeschmolzenen Schrotten enthalten.
„Bereits jetzt fallen in der EU jährlich rund 800 000 Tonnen solcher Filterstäube an, die bis zu 15 Prozent Zink enthalten“, erläutert Dipl.-Ing. Frank Nürnberger, Geschäftsführer Technik bei der Ruhr-Zink. Hiervon wird derzeit noch die Hälfte deponiert, doch dieser Entsorgungspfad soll bald durch gesetzliche Maßnahmen eingeschränkt werden. Darüber hinaus ist mit einer Zunahme des Gesamtaufkommens zu rechnen, da in den nächsten Jahren vermehrt Schrott aus verzinkten Produkten wie beispielsweise Autokarosserien anfallen dürfte.
„Sowohl im Erzkonzentrat, das zu metallischem Zink aufbereitet wird, als auch in den Konzentraten aus Filterstäuben befinden sich zusätzlich andere Schwermetalle. Das ist nicht zu vermeiden“, erläutert Eckard Tschersich, Umweltbeauftragter der Ruhr-Zink. Die Zinkhütte unterliegt daher strengen Umweltschutz- und Sicherheitsauflagen. Unter anderem wurde das gesamte Werksgelände versiegelt, damit keinerlei Schwermetalle unkontrolliert mit dem Regenwasser weggespült werden können. Die werkseigene Abwasseranlage muss zusammen mit den Prozessabwässern auch das aufgefangene Niederschlagswasser verarbeiten.
Wegen des wachsenden Anteils an Recyclingmaterial stieß die Abwasseranlage in letzter Zeit schon bei Normalbetrieb an die Kapazitätsgrenze. „Bei starken Niederschlägen konnte es sogar zu Problemen in der Produktion kommen“, berichtet Josef Lehmkuhl, Projektleiter der Rethmann Wasserwirtschaft GmbH & Co. KG aus Lünen, die das neue Wasserwirtschaftskonzept entwickelte. Eine reine Kapazitätsausweitung der Abwasserbehandlungsanlage auf der Basis des alten Konzepts kam nicht in Frage.
Bäder mit Säuren und Laugen neutralisieren sich gegenseitig
Beim bisherigen Verfahren wurden die Säuren, mit deren Hilfe die zinkhaltigen Konzentrate gereinigt wurden, mit Kalk neutralisiert. Durch diese Prozedur fielen im Jahr 6000 t Gips an, der durch Beimengungen belastet war und deponiert werden musste. Ein weiteres Problem waren die Obergrenzen für die Gesamtmenge an Schadstoffen im Abwasser. Zwar lagen die Konzentrationen bereits bei der alten Anlage unterhalb der genehmigten Grenzwerte, doch sollte die Gesamtbelastung auch dann nicht zunehmen, wenn die Abwassermenge zwangsläufig erhöht wird. Grundlage des neuen Verfahrens war eine einfache Überlegung: Bei der Ruhr-Zink kommen in verschiedenen Prozess-Stufen unterschiedliche Bäder mit Säuren und Laugen zum Einsatz, die sich zum großen Teil gegenseitig neutralisieren können. „Früher haben wir alle Chemikalien unkontrolliert zusammenlaufen lassen und dadurch diese Möglichkeit verschenkt“, bedauert Lehmkuhl.
Beim neuen Konzept wird dieses Neutralisationspotential genutzt. Wichtig ist dabei, dass die verschiedenen Abwasserarten getrennt erfasst und genau dosiert zusammengeführt werden. Moderne Prozessleitsysteme ermöglichen es, in drei Reinigungsschritten die Neutralisationsäquivalente zu messen. Anschließend lassen sich die pH-Werte mit Chemikalien einstellen, wobei die gelösten Schwermetallverbindungen abgeschieden werden. Aus dem Filterschlamm des Abwassers können im Jahr rund 1000 t Zink zurückgewonnen werden. Lehmkuhl: „Gips oder anderer fester Abfall entsteht dabei nicht mehr.“
Mit dem neuen Verfahren ist es praktisch gelungen, den Stoffkreislauf im Werk nahezu vollständig zu schließen, denn die Filterrückstände werden wieder komplett der Zinkgewinnung zugeführt. „Nach außen gelangt lediglich Wasser, das zudem qualitativ besser ist als bei der früheren Anlage“, freut sich Nürnberger. Die Konzentration der Schwermetalle im Abwasser ist dank der neuen Technik auf ein Viertel gesunken. Zudem kommt das innovative Verfahren günstiger. Die spezifischen Behandlungskosten sind auf knapp die Hälfte gesunken.
Zink: Die graue Maus unter den Metallen
Jeder kennt es, doch kaum einer beschäftigt sich damit. Zink ist ein unscheinbares aber sehr nützliches Metall. In Deutschland wurden 1998 rund 710 000 t davon verwendet. Hauptanwendungsgebiet mit 29 % ist der Korrosionsschutz durch Verzinken. Auf diese Weise wird Stahl vor Korrosion geschützt – keine spektakuläre Applikation, allerdings sehr effektiv. Annähernd die gleiche Menge Zink (27 %) landet als Legierungsbestandteil im Messing. Weitere 28 % werden zu Halbzeug wie Bleche, Rohre oder Drähte verarbeitet. Diese kommen bevorzugt in der Baubranche als Regenrinnen oder Fallrohre zum Einsatz. Die Branche repräsentiert in Deutschland rund 16 000 Arbeitsplätze sowie einen Umsatz von 3 bis 3,5 Mrd. DM.
Zink-Rückgewinnung.
Weltweit werden jährlich etwa 2 Mio. t Zink recycelt. Eine präzise Schätzung der Rückgewinnungsrate ist schwierig, weil viele Zinkprodukte eine lange Lebensdauer haben. Schätzungen gehen davon aus, dass 80 % des für die Wiederaufbereitung verfügbaren Zinks selbst bereits wiederaufbereitet ist. Diese Angabe basiert auf dem historischen Verbrauch und den Lebenszyklen der Produkte.
Die zinkverarbeitende Industrie hat ein beispielhaftes Recycling-Verständniss. Zu ihren Grundsätzen zählen
– natürliche Ressourcen zu schonen,
– gespeicherte Energie wieder zu nutzen und
– bereits gewonnene Rohstoffe nach Gebrauch weiterzuverwenden.
Die produktbezogene Recyclingrate liegt zwischen 80 und 90 %. Der überwiegende Anteil von Zinkerzeugnissen geht in längerlebige Produkte mit einer Nutzungsdauer von einigen Dutzend bis zu 100 und mehr Jahren. Zink lässt sich hervorragend wiederverwerten: Das Metall kann ohne Qualitätsverluste und nur mit geringem Energieaufwand eingeschmolzen werden. Der hohe Wert von Altzink und Zinkrückständen erlaubt zudem subventionslose und sogar gewinnbringende Erfassungs- und Verwertungssysteme. Die Prozedur kann beliebig oft und zu unterschiedlichen Zwecken wiederholt werden.
Recycling-Quellen
Messingschrott ist eine der größten Recyclingquellen für Zink. Jährlich werden weltweit rund 600 000 t Zink zurückgewonnen und dem Messing-Kupferkreislauf wieder zugeführt. Zinküberzüge auf Stahlschrott können nach der Trennung von Stahl und Zink erneut zur Verzinkung verwendet werden. Auch Verzinkungsrückstände, die alle einen hohen Zinkgehalt aufweisen, werden physikalisch getrennt und dienen der Primär- und Sekundärzinkproduktion als Rohstoff. Verschrottete Autos und Haushaltsgeräte liefern Zinkdruckgussteile als Altmaterial. Dies ist ein Vorstoff zum Erzeugen von Zink. Zinkbleche von Dächern, Fassaden oder Dachrinnen sind das ideale Ausgangsmaterial, um Sekundär- und Umschmelzzink zu erzeugen. Das Verwerten zinkhaltiger Stäube, die bei der Abgasreinigung der Elektrostahlwerke in Filtern abgeschieden werden, stellen ebenfalls wertvolle Ressourcen dar. ub
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