3. Gewinnung und Aufbereitung von Deponiegut

Transkript

Deponierückbau –
“Landfill Mining”
Deponierückbau - Möglichkeiten der
Gewinnung/Aufbereitung von Deponat
Hochschule Zittau/Görlitz
Prof. Dr.-Ing. Jürgen
University of Applied Sciences
Institut für Verfahrensentwicklung,
I. Schoenherr,
Dipl.-Ing. Uwe Bartholomäus
Torf- und Naturstoff-Forschung
Fachvortragsveranstaltung II ♦ TU Liberec ♦ 13.-14. Februar 2014
1
Deponierückbau – Landfill mining
Gliederung:
1. Einführung
2. Abfallarten / Wertstoffe in Deponien
3.1 Mechanische Gewinnung und Aufbereitung
3.2 Biologische Behandlung
3.3 Thermische Behandlung
3.4 Effizienz der Wertstoffgewinnung
4. Klimarelevanz
5. Wirtschaftlichkeit
6. Schlussfolgerungen und Zusammenfassung
2
1. Einführung
iTN
Prof. Dr.-Ing. Jürgen I. Schoenherr
3
1. Einführung
Abfallwirtschaft:  Abfallentstehung
 Abfallerfassung
 Abfallbereitstellung
 Abfallbehandlung
 Abfalltransport/-zwischenlagerung
Abfalllogistik
 Abfallverwertung / Recycling
 Abfallbeseitigung  Abfallvorbehandeln/-konditionieren
 Abfalldeponieren
Einwirkungen
auf die Abfallqualität in
Deponien
 innere Einwirkungen –
biolog., mikrobiolog., chem. und physikal. Prozesse im Körper
 äußere Einwirkungen auf die Deponie und das Deponiegut
 direkte und indirekte politisch-administrative Forderungen:
Betrieb/Abschluss/ Stabilität/Sicherheit/Nachsorge/ ….…
Probleme:
 „ungenutzte, komplex, lagerstättenäquivalente Ressource“
 „aufgeschlossene“ Wertstoffe (z.B. Metalle, EBS, …)
 Gefahren: - für die Umwelt und menschliche Gesundheit
(Hauptemissionspfade: Sickerwasser, Deponiegas)
4
1. Einführung
Unkontrollierte Deponiegasemissionen einer Standard-Deponie
[Relea, 2007]
5
1. Einführung
Geschichtlicher Abriss zum Deponierückbau:





in 1953, Israel
erstmals dokumentierte Gewinnung von „Bodenverbesserungsmaterial“ aus einer Hausmülldeponie
ab 1980, USA
Deponierückbau zur Vermeidung von Schadstoff-/Sickerwasseremissionen (Sicherung)
ab 1990, Österreich
Rückbauversuche, Deponie „Spitzau“ und Deponie „Fischer“, …
1993/94, Deutschland
Demonstrationsprojekt, Rückbau Deponie „Burghof/Horrheim“
bis 2009, Gesamt-Europa
Rückbau 77 Deponien, Volumina: 10–100 Tm3 =33%; 100-1.000 Tm3 =58%; > 1.000 Tm3 =9%
Gründe für Deponierückbau in der EU bis 2012:






Grundwasserschutz
Schaffung/Erhaltung von Deponievolumen
Wertstoffgewinnung
Interne Deponiemaßnahmen
Gewinnung von Siedlungsflächen
Folge- und Nachsorgekostenvermeidung
[mod. nach Mocker et al., 2009]
(33%)
(20%)
(13%)
(13%)
(12%)
(08%)
6
1. Einführung
Ziele im modernen Deponierückbau („Landfill mining“):
 Beseitigung Problemdeponien (lecke, notgesicherte, wilde Deponien)
 Vermeidung von Deponieemissionen (Gas, Sickerwasser, …)
 Vermeidung von Deponienachsorgekosten (Kontrolle, Wartung, …)
 Ressourcenschonung
(Nutzbarmachung von werkstofflicher, rohstofflicher und energetischer
Ressourcen, Gewinnung „Seltene Erdenmetalle“)
 Ertüchtigung/Sanierung von Altdeponien
 Schaffung eines neuen langzeitsicheren Deponievolumens
 Schaffung neuer Flächen zur „uneingeschränkten“ Nach-/Folgenutzung
 Klimaschutz
(Verminderung Deponiegasemission, Nutzung von Rohstoff-, Werkstoff- und
Energieressourcen, Gewinnung und Karbonisierung von Me-Oxiden)
 Wandlung Deponietype: „One-Way Landfill“
in „Circuiting Landfill“ or „Sustainable Landfill“
Bertram, 2012; Biedermann, 2012; Hrabčak, 2012, Handelsblatt, 2013 ]
7
1. Einführung
[Cossu, 2005; Cossu, 2007; Greedy, 2010; Hrabčak, 2012]
8
2. Abfallarten /Wertstoffe
in Deponien
iTN
9
2. Abfallarten / Wertstoffe
Umgesetzte Deponietypen (Österreich, 1998-2007):
•
•
•
•
Erdaushubdeponie
Baurestmassendeponie
Reststoffdeponie (74 Deponien, Σ 6,4 Mio.t) *
Massenabfalldeponie (MSW, 35 Deponien, Σ 25,5 Mio.t) *
Deponiegutzusammensetzung (Österreich, Dep. > 50 Tm3):
•
Massenabfalldeponie:
•
Restabfalldeponien:
[Bernhard et al., 2011]
41%
16%
14%
11%
18%
47%
14%
14%
12%
Haus und Sperrmüll
Aushubmaterial
Shredder- und MBA-Rückstände
Schlacken, Aschen, Stäube
Sonstiges
Aushubmaterial
Schlacken, Aschen, Stäube
Ofenausbrüche, Gießereischutt
metallische Schlacken, Krätzen, Stäube
13%
Sonstiges
10
Wertstoffpotezial im Deponiegut :
 Wertstoffe (I):
•
Metalle
 in Summe ≈ 4%
 höchster Verwertungs- und Vermarktungsbezug
 stark Zeit- bzw. Marktabhängig (z.B. Preisentwicklung Cu)
 davon 3,2%, d.h. 80%
Fe- und Stahlschrotte
 davon 0,8%, d.h. 20%
Buntmetalle (Cu, Al, …)
•
Mineralien
 Wertstoffe (Phosphate, Me-Oxide, und org.-min. Stoffe)
 Anteil 22-67%
 stark schwankender Anteil
 stark schwankende mineral. Zusammensetzung
 mindere Qualität durch Zusammensetzung und
unvermeidbare organische Verunreinigungen
 minderwertiger Einsatz der aufbereitbaren RcErsatzbaustoffe aber guter Einsatz im Deponiebau und bei
der Deponiesanierung sowie Wartung und Pflege, …)
 „Seltene Erdenmetalle“ (Anteil: lokal verschieden < 1%)
[Goldmann, 2010; Hahn, 2010; Wiemer et al., 2009; Deylen, 1994; Hölzle, 2010b, Handelsblatt, 2013]
11
Wertstoffpotezial im Deponiegut :
 Wertstoffe (II):
•
•
Kunst- und Verbundleichtwerkstoffe
 sehr heterogene Zusammensetzung
 hoher Verschmutzungsgrad
 Kunststoffe: PO, PVC, Duroplaste, …
 Verbunde: Kunststoff mit Papier und Pappen
Kunststoffe mit Textilien
 mittlerer Heizwert der Mischfraktion: 20 MJ/kg
 Wert: stofforientiert
 gering
energieorientiert  hoch
Biogene org. Stoffe
 stark inhomogene Form und Qualität
 örtlich und zeitlich stark schwankender Abbaugrad
(etwa 50% für Deponiegut aus 1997-2007 detektiert)
 starke Anreicherung in der gröberen Feinfraktion
(8-40 mm) mit > 70%
 Papier, Pappen und Holz bleiben weitestgehend unabgebaut
 mittlerer Heizwert der Mischfraktion: 10 MJ/kg
[Goldmann, 2010; Hahn, 2010; Wiemer et al., 2009; Deylen, 1994; Hölzle, 2010b]
12
Wertstoffpotezial im Deponiegut:
Energie (I):
(Energiegehalt im Deponiegut: im Durchschnitt 8,02 MJ/kg)
•
Energierohstoffe (Ersatzberennstoffe - EBS) Energiegehalt > 10 MJ/kg
 in Summe 17-53% im Deponat
 davon absolut 7-26% Kunststoffe (hochkalorische Fraktion)
 davon absolut 10-27% biogene Organik,
nach erfolgtem Abbau und Vorbehandlung
(bilog/mikrobiolog Abbau nur um ca. 50% [n. Hahn, 2010])
[Goldmann, 2010; Hahn, 2010; Wiemer et al., 2009; Deylen, 1994; Hölzle, 2010b]
13
3. Gewinnung und
Aufbereitung von
Deponiegut
iTN
14
Grundlegende Verfahrensschritte beim Deponierückbau:
1. In-situ Vorbelüftung des
Deponiekörpers
 Geruchsstabilisierung
 Trocknung vor der Auskofferung
2. Auskoffern des Ablagerungsgutes
 Deponiegutgewinnung
 Vorsortierung spez. Abfallarten
3. Aufbereitung des Deponiegutes
 Vorbereitende Prozesse
 Mechanische Sortierprozesse
 Biologisch/mikrobiologische
Behandlungs- und Separierprozesse
 Thermische Verwertungsprozesse
4. Verwertung der Produkte
 Werk- und rohstoffliche Verwertung
 Energetische Verwertung (EBS)
 Deponieren des Restabfalls
(mit/ohne Vorbehandlung)
Mechan. Aufbereitung
 Werkstoffl. Verwerten
 Rohstoffl. Verwerten
 Verwertung
 EBS
[Atv-Dvwk/Vks, 2002; Sievers, 1994; Hölzle, 2010a; Bernhard, 2011]
15
Grundanforderungen an ein Verfahrenskonzept
zur Deponiegutaufbereitung/-verwertung:
 möglichst einfache Aufbereitungstechnologie
 betriebswirtschaftlich kostengünstige Technologie
 Einhaltung ökologischer Kriterien
 hohe Qualität der Rc-Produkte,
 marktgerechte Rc-Produkte
16
3.
3.1
Gewinnung und Aufbereitung von Deponiegut
Mechanische Deponiegutaufbereitung
1. Aufbereitungsprozess:
Prozessziele:
Vorsortieren beim Auskoffern
 Vorabtrennung von Wertstoffen
(Metalle; heizwertreiche Stoffe)
 Abtrennung von Grob und Störstoffen
 Separierung trockener und feuchter/nasser
Gutbereiche
Apparate:  manuelle Stoffsichtung und Auswahl Vor-Ort
 gezielte Führung/Überwachung des Rückbaus am Abgrabegerät
 Bagger mit Gitterlöffel
 Bagger mit Vibrationssieblöffel
 Bagger mit hydraulischem Rotationssieblöffel
17
3.
3.1
Geräte: Vorsortierer am Abgrabegerät
Gitterlöffel (Fa. DeMartis)
Gitterlöffel (Fa. Geel Baumaschinenzubehör)
18
3.
3.1
Vorzerkleinern/Zerkleinern
Prozessziele:
 Begrenzung der oberen Partikelgröße (Zerkleinerung)
 Auflockerung des Gutes
 Dispergieren des Gutes
 interne oder externe Gutentfeuchtung (Trocknung)
 Herstellung einer „Gut-Handling-Fähigkeit“
 Erzeugung geeigneter Partikelgrößen
 Stoffaufschluss
Apparate:
 Hammerbrecher
 Prallbrecher
 Nockenwalzenbrecher
 langsam laufender „Shredder“
 Rotorschere
 Sperrgutschere
 Backenbrecher
19
3.
3.1
Geräte: Vor-/Zerkleinerer
Hammerbrecher
(schematisch)
Grobgut
Schlaghammer
Abstoßrutsche
Messerbrücke
Rost
Zerkleinertes
Gut
20
3.
3.1
Prallplatten
Grobe Abfälle
Prallbrecher
(schematisch)
Prallleisten
Rotor
Zerkleinertes
Gut
21
3.
3.1
Langsam oder schnell
laufende Schneidmühle
(schematisch)
Grobgut
Scheren und Schneiden
zwischen überlappenden
Schrauben
Zerkleinerte Abfälle
22
3.
3.1
Klassieren
(Trennen nach der Partikelgröße (Trennmerkmal))
Prozessziele:  Vorabtrennung von Grobgut (Überkorn)
 Vorabtrennung von Fein-/Feinstgut (Unterkorn)
 Herstellung von Sortierfraktionen (Stück-/Korngrößenklassen)
 Qualitätssicherung bei der Zerkleinerung
 Herstellung von Produkten (Störstoff-, Wertstoffprodukt)
Apparate:
 Siebklassierer
 Hydrostromklassierer
 Aerostromklassierer
 Sonderbauformen
 Schwingsieb, Trommelsieb,
Spannwellensieb
 Auf-/Querstrom-(Wind)sichter,
Zick-Zack-Sichter
 Kastensieb, Fingersieb,
Stangenrost/-sieb, Sternsieb,
Eimer-/Kettensieb
23
3.
3.1
Klassifizierung der Siebklassiergeräte:
[Schubert, 1989]
24
3.
3.1
Klassieren
Trennschnitte/Klassen bei der Aufbereitung von Deponierückbaugut
Feinstanteil
übliche Klassen:
[Hölzle, 2010a]
0-50 mm
Feinanteil
18-80 mm
Grobanteil
50-X mm
25
3.
3.1
Geräte: Siebklassierer
Finger-/Stangensizer (Fa. Zemmler,
Siebanlagen)
Stangensizer (Fa. Mogensen)
26
3.
3.1
Trommelsieb (schematisch)
Trommelsieb
(Fa. AMB)
27
3.
3.1
Mogensen Sizer (Fa. Mogensen)
Kreis-Schwingsieb (schematisch)
28
3.
3.1
Aufbereitung von Deponiegut
Spannwellensieb
(Fa. Neuenhauser MB)
Spannwellensieb (schematisch)
29
3.
3.1
Geräte: Klassierer in
Sonderbauform
Sternsieb, funktionsweise
(Fa. Mack)
Stern-/Roller-/Disk Screen
(schematisch)
Sternsieb (Fa. HAAS Holzzerkleinerungsund Fördertechnik)
30
3.
3.1
Prozessziele:
Trennen durch Sortieren
 Abtrennung/Gewinnung des Wertstoffs (Ausbringen)
 Anreicherung des Wertstoffes (Sortierproduktqualität)
 Erzeugung von Wertstoffgemischen (Vorstufe) oder
Wertstoffprodukten (Endstufe)
Grundtypen des Sortierens:
1. Sortieren nach charakteristischen Material-/Stoffeigenschaften
 Materialsortieren
2. Sortieren nach charakteristischen Produkteigenschaften
 Produktsortieren
Grundlegende Trennmerkmale/Trennparameter
1. integrierte Trennmerkmale (nach Summenparametern, z.B. Dichte)
2. singuläre Trennmerkmale (definierte Einzelparameter, z.B. Stofftyp)
31
3.
3.1
Trennen durch Sortieren
Sortierprozess
Trennmerkmale
Dichtesortieren
(Dichtescheiden)
Stoff-/Materialdichte, Sedimentationsgeschwindigkeit, …
Flotation
Benetzbarkeit (Hydrophobie/Hydrophilie) der Oberfläche, …
Magnetisches Sortieren
(Magnetscheiden)
Magnetisierbarkeit, magnetische Suszeptibilität,
magnetische Störfestigkeit, …
Elektrisches/Elektrostat.
Sortieren
Leitfähigkeit des Volumens und der Oberfläche,
Polarisation, Dielektrizität, dielektrischer Verlust
Manuelles Klauben
(Handsortieren)
Multi-sensorisches Sortieren nach sonstigen Merkmalen,
z.B. Form, Farbe, Glanz, Reflektion, Transparenz, Stoffwärme, …
Sensorisches Klauben
(Automat. Sortieren)
Schritt für Schritt Sensorerkennung des Bildes, Farbe, Reflektion,
Transmission, Röntgenabsorption, Lichtemission, …
Thermisch bewirktes
Sortieren
Thermische Erhärtung, thermische Erweichung, thermische
Leitfähigkeit, thermische (Speicher-)Kapazität, …
Sonst. physikalisch
bewirktes Sortieren
Plastizität, Elastizität, Formverhalten, Formbarkeit,
Oberflächenrauhigkeit, …
32
3.
3.1
 Voraussetzungen beim Sortieren ( Einflüsse):
Enge Korn(größen)klassenbreite:
• eng KG-Klassen: Vor-Klassieren
Δx  min.
Enge Kornformklassenbreite:
• enge KF-Klassen: Vor-Trennen ΔΨA  min.
(z.B. Sedimentationsklassieren)
vS ,LG
Vereinzeln/Vereinzelung:
vS1 ,SG vS2 ,SG vS ,SG
3
• Vermeidung von Überlagerungen/-schichtungen, Kontakte, …
Vergleichmäßigen/Vergleichmäßigung:
• Massestrom, Wertstoffgehalt, Störstoffgehalt, …

z.B .m
Max. Stoffaufschluss/Aufschlusszerkleinerung:
Max. Trennmerkmalunterschied:
 const.
A  max.
Δζ  max.
33
3.
3.1
4.1 Magnetscheiden:
Stoffeeinteilung nach den magnet. Eigenschaften:

Starkmagnet. Stoffe:
 χ > 35 10-6 m3/kg
 Magnetscheider mit schwachen Feldern: Schwachfeldscheider
H < 120 kA/m oder 0,15 T
 z.B.: Magnetit, …, Eisen, Eiesenguss, un-, mittel- und niedriglegierte Stähle, …

Mittelmagnet. Stoffe:
 χ = (7,5 … 35) 10-6 m3/kg
 Magnetscheider mit mittelstarken Feldern: Starkfeldmagnetscheider
H = 250 … 500 kA/m oder 0,3 … 0,6 T
 z.B.: Martit, …

(χ = κ / ρ)
Trennmerkmal:
magnet.
Suszeptibilität
Schwachmagnet. Stoffe:
 χ = (0,1 … 7,5) 10-6 m3/kg
 Magnetscheider mit starken Feldern: Starkfeldmagnetscheider
H = 500 … 2000 kA/m oder 0,6 … 2,5 T
bei aktuellem Einsatz supraleitender Spulen: H = … 6,5 MA/m oder … 8,0 T
 z.B.: Mangan, Titan, …, Kupferlegierungen, …

Nichtmagnet. Stoffe:
 χ < 0,1 10-6 m3/kg
 Stoffe mit gegenwärtig verfügbaren Starkfeldmagnetscheidern nicht abtrennbar
 z.B.: Quarzit, Calcit, …, Aluminium, Kupfer, …
34
3.
3.1
Geräte: Magnetscheider
Aushub-/Aushebemagnetscheider
(schematisch)
 a) Queranordnung
 b) „Über-Kopf“ Anordnung
 c) „Vor-Kopf“ Anordnung
Trennmerkmal:
magnet. Suszeptibiität
35
35
3.
3.1
Geräte: Magnetscheider
Bandförderer mit
magnet. Kopfrolle
(schematisch)
Trennmerkmal:
magnet. Suszeptibiität
Aufgabe:
Deponiegut
Magnetrolle
Förderband
Separator
Fe und andere
magnet. Produkte
Nicht-magnet.
Produkte
36
36
3.
3.1
4.2 Dichtescheiden
(Aerostromsortieren)
Klassieren  Trennen nach Korngröße
Sortieren  Trennen nach Stoffdichte
Wirkungsprinzip/Apparate: (Sichter/Windsichter)
QuerstromStrahl(wind)sichter (a)
Zick-Zack-Sichter (b)
LG
F
LG
Trennmerkmal: Korngröße / Stoffdichte
F
F
Legende:
A … Aufgabe
vA … Gutaufgabegeschwindigkeit
F … Fluid-/Luftstrom
LG … Leichtgut
G … Schwergut
HS … Hauptströmung
ZS … Zirkulationsströmung
(turb. Wirbel)
Besonderheit: Zick-Zack-Sichter
- Kombination von mehreren Sichtern
- integrierte Sichter-Phalanx-Schaltung
(mehrstufige Nachreinigung von
Schwergut und Leichtgut)
- hohe Trenngüte
- Gegenstrom- und Querstromsichten
- turbulenter Stoffaufschluss (ZS)
37
3.
3.1
Geräte:
QuerstromWindsichter
Trennmerkmal:
Korngröße / Stoffdichte
38
3.
3.1
4.3 Wirbelstromscheiden:
Trennmerkmal: elektrische Leitfähigkeit
Prozessziel:
• Abtrennen von
NE-Metallen
z.B.: Al, Cu, …
• Abtrennen von
NE-metallhalt.
Verbundstoffen,
z.B. Tetra Pak, …
• nur für Fe-freie
Materialien
• nur für x > 1 cm
39
3.
3.1
4.4 Sortieren nach sonst. Phys. Trennmerkmalen:
Trennmerkmale:
• Unterscheidung nach ihrer Plastizität/Elastizität
(Trennung von elastischen und unelastische Materialien/Produkten)
• Unterscheidung nach ihrer Form
(Trennung von flächigen (flach, blattförmig, …) und körperförmigen
kugelig, kubisch, quaderformig, …) Stoffen/Produkten)
• Unterschreidung nach Ihrer Oberflächenrauigkeit
(Trennung oberflächenrauhen von oberflächenglatten Stoffen/Produkten)
40
3.
3.1
Geräte: Spezialsortierer
 Plast./eleast. oder
flächig/kubischer Sortierer
(Padelsichter,
schematisch)
Ballistischer
Separator
(Fa. AMB)
Trennmerkmal: Form
Elastizität
41
3.
3.1
 Friktions-/Rollreibungssortierer
(z.B. Schrägbandsortierer,
- mit/ohne Oberabsaugung
- mit/ohne unteres Vakuum
- mit/ohne Vibration)
Bauarten:
• Längs-Bandscheider
• Quer-Bandscheider
• Tellerscheider
• Walzenscheider
• Trommelscheider
• Konusscheider
Trennmerkmal: Form
Rauigkeit
42
3.
3.1
 Schwingsortierer, Kaskadensortierer, Steinabscheider (in-line)
(Bauart VibroSort Oelde)
Einsatz:  NM (Gummi, Kunststoff, Mineralik) – NE (Al, Cu)-Sortieren
 hohe Trennschärfe (κ) durch mehrstufige Anordnung
und Neigungsverstellung
β1
Legende:
β2
β3
β4
A … Aufgabe
NE … Nichteisenmetalle
NM … Nichtmetalle
βi … Neigungswinkel,
verstellbar
mit: βi = const. oder
β1 < β2 < β3 < β4
Durchsatz: 8 … 10 t/h
Trennmerkmal: Form
Elastizität
43
3.
3.1
 Rollreibungssortierer
(„Steinfalle“,
Fa. Pigozzo)
Trennmerkmal: Form
Rauigkeit
44
3.
3.1
4.5 Klauben
Wirkprinzipien:
a) Handklauben ohne Messgerät
(Klauben am Klaubeband)
b) Handklauben mit Messgerät
(semi-manuelles Klauben)
c) Automatisches Klauben
(ein- oder mehr-/multisensorische
Detektion und Sortieren)
Legende:
A … Aufgabegut
Si … Sortierprodukte 1, 2, …
Me … Messgerät
Dü … Druckluftdüse
45
3.
3.1
4.5 Klauben
Teilprozesse:
(im festgelegten Bereich/Fenster)
2. Erkennen/Charakterisieren des Produktes
(einzel- oder multisensorisch)
3. Klassifizieren des Produktes
(Messwertverarbeitung und Einordnen in Produktklassen)
Detektieren
1. Fokussieren des Produktes
4. Abtrennen/Entnehmen des Zielproduktes
(mit unterschiedlichen Abtrennorganen, Luftdruck, Klappen,
Stößel, Manipulator, …)
46
3.
3.1
4.5.1 Handklauben in Handklaubestationen (schematisch)
Trennmerkmal: organoleptische Produkt-/Stoffansprache
Einband-Handsortierstation
Zweiband-Handsortierstation
Spez. Durchsatz: 200-300 kg/Akr
47
3.
3.1
4.5.2 Hand-Klauben mit Messgerät
(schematisch)
(Delta portable XRF, Fa. Delta, Woburn, MA, USA):
Display:
48
3.
3.1
4.5.3 Automatisches Klauben in einem Sortierautomaten
(schematisch)
Detektionsmerkmale:
• Physikalische
Eigenschaften
• Elektrostatische
Eigenschaften
• Infrarot Spektroskopie
• Kurzwellen- und NahInfrarot Spektroskopie
• Laserimpuls
Thermographie
• Bild- oder Farbidentifikation
• UV Markeridentifikation
• Sonst. additive
Markeridentifikation
(z.B. RF-Transponder)
49
3.
3.1
Klassifikation der (automat.) Klaubeapparate:
(nach Detektionssystemen / Trennmerkmale)
 Fotometrisches Klauben
 Trennmerkmale: UV-/VIS-/IR-Transmission, Lichtreflexion, Lichtabsorption
bzw. Farbe, …)
 Einsatz: Kaffeebohnen, Farbspat, Halit, Anhydrit, Steinsalz, Diamant, Dolomit,
Calcit, Marmor, Talk, Feldspat, Kunststoff
 Elektrisches Klauben
 Trennmerkmale: Leitfähigkeit, Dielektrizität, …)
 Einsatz: Eisenerz, Ilmeniterz, Metall-Nichtmetall-Trennung in der
Schrottindustrie
 Radiometrisches Klauben
 Trennmerkmale: natürliche und künstlich angeregte Radioaktivität, Absorption
radioaktiver Strahlung, …)
 Einsatz: Uranerz und künstl. angereicherte Beryllium-, Kupfer-, Wolfram-,
Gold-Erze, Anthrazitkohle,
 Klauben nach Eigenschaftskombinationen
 multisensorisches Klauben
50
3.
3.1
Geräte: Single-sensorischer Sortierautomat (schematisch)
(Fa. RTT)
1-2 Rc-Products
51
3.
3.1
Geräte: Multi-sensorischer Sortierautomat (schematisch)
(Fa. RTT)
Feed
color
Color
Sensor
Dual nozzle
ejection array
Fraction
Fraction
Mixed
Plastics
flow path
4 x Rc-products 
Fraction
blue
Fraction
color
Fraction
clear
Product quality adjustable by user
52
3.
3.2
Biologische Deponiegutbehandlung
Prozessziele der aeroben* „Biolog. Deponiegutbehandlung“
• Erzeugung von Wertstoff (erden-ähnlicher Ersatzstoff (Kompost),
dekontaminierter Bodenersatzstoff, …)
• Flankierende Maßnahme für das Fein- und Feinstgut zur Herstellung
der Deponiefähigkeit
• Stabilisierung von Geruchsbelästigungen (Dekontamination der Abluft)
• Stabilisierung des Deponiegutes (Feuchte) durch Belüftungstrocknung
(* keine anaeroben biologischen Prozesse umgesetzt)
53
3.
3.2
Biologische Deponiegutbehandlung
Methoden der biologischen Deponiegutbehandlung
1. On-site Rotteverfahren:
2. In-situ Belüftung:
3. Rotte-Filter Verfahren („Smell-Well“®):
4. „BioPuster“® Verfahren:
54
3.
3.3
Thermische Deponiegutbehandlung
Prozessziele der „Thermischen Deponiegutbehandlung“
• Vorbehandlung von Sortierfraktionen zur Verwertung:
 optimaler Wassergehalt (Trocknen)
 Dichte
 reduzierter Schadstoffgehalt
 hoher Heizwert
• integrierte energetische/thermische Verwertung von Sortierprodukten
(EBS) aus dem Deponierückbau:
 Holz
 Kunststoffe
 Papier
 Leichtverpackungen
 … (Trocknen der heizwertreichen Fraktion)
• energetische Verwertung  Elektroenergie/Wärme
55
3.
3.4
Effizienz der Wertstoffgewinnung
Effizienz der Wertstoffgewinnung:
Die Effizienz der Wertstoffgewinnung aus Deponierückbaugut hängt
grundsätzlich ab von:
• Physikal.-chem. Eigenschaften des Deponiegutes (Alter der Deponie,
Umsetzungsgrad, Einspeichergutzusammensetzung, innere/äußere
Einwirkungen, …)
• Verfügbarkeit einer Aufbereitungstechnologie
• Effizienz der Aufbereitungstechnologie (Ökonomie, Ökologie)
Verwertungsquote (Ausbringung) der Wertstoffen aus
Deponierückbaugut:
• 85-95% für Böden und Bodenersatzstoffe
• 70-90% für Fe-Metalle und NE-Metalle
• 50-75% für Kunststoffe
Qualität (Anreichergrad) der Wertstoffe aus Deponierückbaugut:
• 90-95% für Böden und Bodenersatzstoffe
• 80-95% für Fe-Metalle und NE-Metalle
• 70-90% für Kunststoffe
[Renosam, 2009; WRF Report, 1998]
56
4. Klimarelevanz
iTN
57
4. Klimarelevanz
1. Reduzierung de kumulativen Energieaufwands (KEA):
Definition:
Gesamtheit aller prim.-energet. bewerteten, direkten
und indirekten Energieaufwendungen bis zum
marktfähigen Zwischenprodukt.
2. Reduzierung der klimarel. Treibhausgasemissionen (THG):
Definition:
Darstellung in CO2-Äquivalentwerten. Dabei sind
integriert die Treibhausgase Kohlendioxid (CO2),
Methan (CH4), Di-Stickstoffoxid (N2O), wasserhaltige
Fluorkohlenwasserstoffe (HFC), Perfluorierte
Fluorkohlenwasserstoffe (PFC) und
Schwefelhexafluorid (SF6). summarisch erfasst.
UBA-Ö, 2010]
58
4. Klimarelevanz
Deponie A –
spezifische KEHund THGEinsparungen:
%
Bernhard, 2011; UBA-Ö, 2010; GEMIS-A,Var. 4.5]
59
4. Klimarelevanz
[t]
Deponie A –
absolute KEH- und
THG-Einsparungen:
[GJ]
(> 65 %)
(> 75 %)
[Bernhard et al., 2011; UBA-A, 2010; GEMIS-A,Var. 4.5]
60
iTN
61
Kostenszenario Deponie Hechingen (Deutschland, 2011):
62
Kostenszenario
Deponie
Reiskirchen
(Deutschland,
2011):
63
6. Schlussfolgerungen und
Zusammenfassung
iTN
64
*)
1. Klimaschutzrelevanz:
1.hohe absolute KEH-Einsparungen
von ca.
1 Mio GJ
bis ca.
3 Mio. GJ
für Deponien von 150.000 m3 Volumen bis 500.000 m3 Volumen
2.hohe relative KEH-Einsparungen je nach Wertstoff
von 19 – 96%
3.hohe absolute THG-Einsparungen
von ca.
100 kt
bis ca.
300 kt CO2-Äquivalent
für Deponien von 150.000 m3 Volumen bis 500.000 m3 Volumen
4.hohe relative THG-Einsparungen je nach Wertstoff
von 37 – 150%
65
*)
2. Wirtschaftlichkeitsrelevanz:
grundlegend negative bis positive „Netto Erlöse“ im
Deponierückbau / Deponatverwertung
 Einzelfallbewertung
z.B. Literaturwerte:
 Deponie Reiskirchen (D):
 Deponie Hechingen (D):
- 70 bis + 7 €/m3
- 58 bis + 43 €/m3
66
*)
Entscheidungskriterien zur Wirtschaftlichkeit:
1. mit steigendem Organikanteil sinkt der Erlös (hohe Behandlungskosten,
ca. 50-100 €/m3)
2. mit steigendem Fe-Schrottanteil steigt der Erlös (ab 10% positiv)
3. mit steigendem Cu- und Al-Schrottanteil steigt der Erlös (BEP bei CuGehalt > 0,4% und bei Al-Gehalt > 1,75%)
4. mit steigendem Ni-Anteil (erlösintensiv) steigt der Erlös (BEP für Ni bei
Gehalten > 0,08%)
5. Gehalt an „Seltenen Erden“ > 1% gilt als betriebswirtschaftlich ausbeutbar
6. mit steigenden Marktpreisen für Metalle steigen deren Erlöse (BEP bei 5fachem Marktpreis für Fe (Soll: 550 €/t) und bei 3-fachem Marktpreis für
Cu (Soll: 19.000 €/t))
7. Deponierückbau erbringt 50 – 70 % neue Deponiespeicherkapazität
67
*)
3. Sonstige, bewertbare Effekte: (Einzelfallentscheidung):
1. Gewinnung von Deponieraum (Deponiekapazität)
2. Ertüchtigung/Langzeitsicherung der Basis-/Oberflächenabdichtung
bei Problemdeponien
3. Gewinnung von Nutz-/Bauland
4. Vermeidung von Nachsorgekosten
5. Vermeidung von Monitoringaufwendungen
6. Vermeidung von Schadstoffsekundäremissionen (Luft, Wasser, …)
7. Sanierung von Altdeponien (Altablagerungen)
8. Gewinnung spezieller stofflicher Ressourcen (z.B. Metalle,
Kunststoffe, Seltene Erden, Silikate, Mineralik, Komposte, EBS,
EBauS, … und Energie)
9. Umsetzung von finanzierten Klimaschutzmaßnahmen (Reduzierung
THG, KEH, Karbonisierung von CO2 als dauerhafte Senke, …
10. Anlegen einer Deponie neuen Typs: „Circulating Landfill“
11. Nutzung von aktuell ausgeschriebenen Fördergeldern (Bund, EU)
68
Danke
für Ihre Aufmerksamkeit !
Rückfragen an:
Tel.: +49-3683-612304, Fax: 612300
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iTN
iTN – Institut für Verfahrensentwicklung,
Torf- und Naturstoff-Forschung Zittau,
c/o Hochschule Zittau/Görlitz,
Th.-Körner Allee 16, D-02763 Zittau
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3. Gewinnung und Aufbereitung von Deponiegut

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