Jährlich rund 6 Mio. t Rohschlacke entstehen in Deutschland im Rahmen der thermischen Behandlung von Abfall. Die Rückstände dienen als wertvolle Ressourcenquelle, laut Interessengemeinschaft der Thermischen Abfallbehandlungsanlagen (ITAD) wurden daraus rund 500.000 t Metalle zurückgewonnen. Große Ressourcenpotenziale sieht die Industrie noch in der feinen Fraktion mit Korngrößen bis 3 mm. Sie sollen jetzt mit dem Forschungsprojekt EMSARZEM erschlossen werden.
Die Schlacke-Feinfraktion macht mit bis zu 1,5 Mio. t annähernd 25 % der jährlichen Rückstände aus. Schätzungen taxieren deren Kupfergehalt auf 0,3 bis 0,4 % und den Goldanteil auf eine Größenordnung von 1 bis 2 ppm. Mit EMSARZEM soll ein Verfahren entwickelt werden, das die Schwermetalle möglichst weitgehend durch Brechen, Mahlen, Sieben, Magnet- und Wirbelstromabscheidung sowie Waschen abtrennt. Voraussetzung für eine wirtschaftliche Umsetzung dieses Ansatzes ist die hochwertige Nutzung der anschließend in feingemahlener Form vorliegenden Mineralik. Hier bietet sich die Nutzung in der Zementindustrie an.
Um die gemahlenen mineralischen Anteile der Schlacke als Rohstoffkomponente bei der Herstellung von Zement einsetzen zu können, müsste sie weitestgehend von Metallen wie Blei, Chrom, Kobalt, Nickel, Vanadium und Zink sowie von Chlor und Schwefel befreit werden. Wenn dies gelänge, wäre sie für die Zementindustrie eine zusätzliche Rohstoffquelle bei der Klinkerproduktion – mit positiven Auswirkungen für die Umwelt. Zum einen könnten durch die Verwendung des in der Schlacke verfügbaren Calciumoxids der CO2-Ausstoß und der Energieverbrauch reduziert werden, zum anderen würden durch die höhere Rohstoffproduktivität natürliche Ressourcen geschützt.
EMSARZEM ist die Abkürzung für eine Forschungskooperation zur Verwendung der Feinanteile von Müllverbrennungsschlacke als Rohstoff für die Zementproduktion.
Die Koordination des Projekts, das wissenschaftlich vom Verein Deutscher Zementwerke (VDZ) und der Universität Duisburg-Essen begleitet wird, liegt beim GKS-Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH. Die C.C. Umwelt GmbH und die REMEX GmbH wurden als Experten für die Aufbereitung der Müllverbrennungsschlacke hinzugezogen. Die DK Recycling und Roheisen GmbH unterstützt bei der Verwertung magnetischer Anteile der aufbereiteten Schlacke. Die Zementindustrie wird durch die Dyckerhoff GmbH vertreten und Erfahrungen im Bereich von Aufbereitungsanlagen werden von den beiden Unternehmen Steinert GmbH sowie Loesche GmbH eingebracht.
Das EMSARZEM-Projekt besteht aus sieben Arbeitspaketen. Schritt sechs, der großtechnische Versuch mit rund 15 t gemahlener Schlackenfeinfraktion, wurde 2024 abgeschlossen. Auf Basis der Ergebnisse wird die ökonomisch-ökologische Bewertung durch alle Projektteilnehmer erfolgen. Dann wird sich zeigen, ob die Zukunft des Zements Schlacke beinhalten wird.
„Mit diesem Prozess können aus einer ursprünglich wertlosen Menge – wertlos deshalb, da sie im Abfall extrem fein verteilt ist – theoretisch 8.000 t pro Jahr eines Kupferkonzentrates separiert werden. Darin wären ca. 2.800 t Kupfer, 20 t Silber und 100 kg Gold enthalten.“
Prof. Rüdiger Deike, Lehrstuhl Metallurgie und Umformtechnik an der Universität Duisburg-Essen
Schematische Darstellung der Zementproduktion
Quelle: Zement-Taschenbuch, 51. Ausgabe, VDZ
Zementklinker ist ein Zwischenprodukt bei der Zementproduktion. Rohmehl wird im Drehofen auf 1.450 °C erhitzt. Dabei entstehen Calciumverbindungen, die als Klinkerphasen bezeichnet werden und die dem Zement die charakteristischen hydraulischen Eigenschaften verleihen. Der Klinker wird anschließend unter Zusatz von Calciumsulfat in Zementmühlen zu Zement vermahlen.
BMBF fördert EMSARZEM mit 1,5 Mio. Euro
Als Teil der Fördermaßnahme Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin) wird das Vorhaben EMSARZEM unter dem Kennzeichen 033R265 mit rund 1,5 Mio. Euro gefördert. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung möchte mit der Initiative die Ressourceneffizienz in der Baubranche erhöhen und die Nutzung mineralischer Sekundärrohstoffe aus Baurestmassen, Schlacken, Aschen und bergbaulichen Rückständen fördern.
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