In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.
In der Umgebung der Zinkhuette Harlingerode werden Gemuese- und Beerenobstproben aus Hausgaerten geworben und auf ihre Blei- und Cadmiumgehalte analysiert. Die Gehaltswerte werden zur Entfernung und Himmelsrichtung von der Zinkhuette sowie zum Zeitpunkt der Probenahme in Beziehung gesetzt. In der Naehe landwirtschaftlich genutzter Flaechen ist ein Vergleich mit der Belastung von Ackerboeden und landwirtschaftlichen Kulturpflanzen moeglich. 6 Gartenboeden in untersichiedlicher Lage wurden mit kalkhaltigem Kammerfilter-Klaerschlamm, Lewatit bzw. Gips versetzt um die Schwermetalloeslichkeit herabzusetzen bzw. durch Gips zu erhoehen und eine Auswaschung in den Unterboden zu bewirken. Auf einer Parzelle wurden Oberboden und Unterboden ausgetauscht. Die gleichen Behandlungen werden mit Boeden in Vegetationsgefaessen geprueft, die an 5 Standorten exponiert werden. Im Freiland werden 10, in den Gefaessen 5 Gemuesesorten angebaut und auf ihre Schwermetallgehalte analysiert.
Jährlich fallen ca. 1,5 Millionen Tonnen Rückstände aus hydrometallurgischen Prozessen in den Zinkhütten Europas an. Diese, als Jarosit bezeichneten Reststoffe, werden trotz bedeutender Mengen an Wertmetallen wie zum Beispiel Zink, Blei und Silber größtenteils deponiert. Der Grund dafür liegt im Fehlen von entsprechenden Verarbeitungsmethoden, die eine wirtschaftliche Gewinnung der Metalle ermöglichen. Zur Entwicklung solcher Methoden bedarf es wiederum einer ausführlichen und genauen Charakterisierung der Bestandteile in chemischer und mineralogischer Hinsicht. Dieses Projekt widmet sich in erster Linie der Erarbeitung einer Charakterisierungsmethodik um der Adaptierung von Aufbereitungs- und metallurgischen Techniken die nötige Grundlage zu liefern. Vorangegangene Arbeiten haben gezeigt, dass hier vor allem im Bereich der Flotation großes Potential vorhanden ist. Die genaue Charakterisierung der Komponenten ist dabei nötig um das Reagenzienregime zu schaffen, welches eine zielführende Flotation ermöglicht. Ein anschließendes pyrometallurgisches Verfahren zur Multimetallgewinnung, welches bereits an der Montanuniversität Leoben entwickelt wurde, soll entsprechend den neu geschaffenen Erkenntnissen angepasst werden. Damit liefert die Charakterisierung sowohl die Grundlage für die Flotationsstrategie, als auch für die Optimierung der bereits entwickelten pyrometallurgischen Verarbeitung und bildet somit die Basis für die Gewinnung von Wertmetallen aus den Reststoffen eines Sektors der Metallgewinnung, der, im Gegensatz zu den meisten anderen, nach wie vor in Europa stark vertreten ist.
Der innovative Ansatz des Vorhabens ist ein kaltes Entzinkungsverfahren für Stahlschrott mit Hilfe von Endelektrolyten aus der Primärzinkindustrie. Dazu werden weitgehend entzinkte Elektrolytlösungen im Bypass einer kontinuierlich arbeitenden Anlage zur kalten Entzinkung zugeführt. Die mit bis zu 120 g/L beladene Säure wird dann wieder in den Massenstrom der Zinkhütte eingeschleust, wo die Eisenabtrennung durch Jarositfällung und die Gewinnung von Zink durch Reduktionselektrolyse erfolgt. Eine auf der Grundlage von Laborbasisdaten errichtete Pilotanlage wurde im April 2010 in einer Versuchshalle der CUTEC-Institut GmbH in Betrieb genommen. Die Gesamtkosten der Anlage lagen bei 0,5 Mio. €. Nach Optimierung hat die Anlage einen Durchsatz von 400 t pro Tag für galvanisch verzinkten Stahlschrott. Gegenwärtig wird bei der VW AG eine Entzinkungsanlage für 200.000 Tonnen Neuschrott pro Jahr geplant.
Das bebaute und durch Schwermetalle belastete Gelaende einer ehemaligen Zinkhuette wird durch eine kombinierte Auskofferungs- und Sicherungsmassnahme in seiner jetzigen Nutzungsform erhalten. Das Konzept stuetzt sich auf folgende Elemente: - Bodenaustausch bis zu einer Tiefe von 1,30 m, - Einbau einer mehrlagigen Drain- und Sperrschicht, - Aufbringung von ca 80 cm kulturfaehigem Lehmboden und einer 20 cm starken Mutterbodenschicht. Der ausgekofferte kontaminierte Boden wird mit Hilfe gleichartiger Sicherungsmassnahmen auf dem Gelaende abgelagert. Von besonderer Bedeutung sind auch organisatorische Massnahmen, wie fruehzeitige Buergerbeteiligung und intensive Oeffentlichkeitsarbeit, mit der eine allseitige Akzeptanz erreicht wird.
Im Rahmen der Evaluierung der EU BVT-Dokumente wurden für die mengenmäßig relevantesten NE-Metalle Kupfer, Aluminium, Blei und Zink die deutschlandweit praktizierten Herstellungs- und Verarbeitungstechnologien (i.d.R. bis zur ersten Metallerstarrung) auf neue Entwicklungen im Sinne des produktionsintegrierten Umweltschutzes hin überprüft. Hierzu wurde versucht, entsprechende Datenlücken des derzeitigen BVT-Merkblattes für die NE-Metall-Industrie (Referenzdokument Stand 2001) so weit wie möglich zu schließen, den momentan in Deutschland erreichten Standard zu aktualisieren sowie relevante Neuentwicklungen zu beschreiben. Im vorliegenden nationalen Berichtsbeitrag zum europäischen BVT-Informationsaustausch werden somit aktuelle umweltrelevante Informationen über wesentliche angewandte Techniken und damit verbundene Stoff- und Energieströme sowie Kostenbelastungen in analoger Form zum Referenzdokument dargestellt. Neben diesen in englischer Sprache verfassten Korrekturen bzw. Ergänzungen wird das Referenzdokument bei Bedarf an einzelnen Stellen in deutscher Sprache kommentiert.
Verfahren zur thermischen Entchlorung von Zinkaschen.
In der BRD fallen bei einer Roheisenproduktion von 35 Mio. Jato etwa 2000000t Gichtschlaemme an mit 20 - 40 Prozent Fe, 20 - 35 Prozent Kohlenstoff, 3 - 7 Prozent Blei und Zink. Sowohl der Kohlenstoff als auch die Metalle sind Wertstofftraeger, koennen aber nur getrennt verarbeitet werden. Fuer die Rueckfuehrung im Eisenhuettenbereich liegen die Blei-/Zink-Gehalte zu hoch und fuer den Einsatz in einer Metallhuette zu niedrig. Die Schlaemme koennen z.Zt. nur deponiert werden, wobei fast nur noch Sonderdeponien zugelassen sind. In Versuchen zur Wertstofftrennung konnte ueber Flotation ein Kohlenstoff-Produkt mit ueber 80 Prozent C-Gehalt bei hohem Ausbringen erreicht werden. Ueber eine anschliessende Magnetscheidung ist dann weiter in ein Fe- und Pb-/Zn-Produkt zu trennen. Aufgaben des vorliegenden F+E-Vorhabens sind Untersuchungen zur Erfassung der Mineralphasen und der Elementverteilung und die Optimierung der Aufbereitung bis hin zur Darstellung eines Verfahrens im Pilotmassstab.
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