Schlammverwertung
Verfahrensbeschreibung
Die stoffliche Verwertung wäre hinsichtlich Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit an erster Stelle beim Umgang mit im Bergbau anfallenden Schlämmen. Hierbei steht neben der Rückgewinnung einzelner Leicht- (z.B. Aluminium) bzw. Schwermetalle (z.B. Uran) besonders die Verwertung der in großen Mengen anfallenden Eisenhydroxidschlämme (EHS) im Mittelpunkt.
Die Verwertung von EHS des aktiven Bergbaus bzw. innerhalb des Sanierungsbergbaus wird aktuell zumeist als Verbringung in Seen, Hohlräumen bzw. auf Halden/Kippen realisiert. Nur in Einzelfällen dient die Grubenwasseraufbereitung heute bereits der Rückgewinnung von Wertstoffen, obwohl verschiedentliche industrielle Nutzung von Eisenhydroxid in der Rohstoffwirtschaft stattfindet:
- Abwasser- und Schlammbehandlung
- Entschwefelung von Biogasanlagen
- Geruchsminderung in Kanälen und technischen Anlagen
- Nutzung als Farbstoffpigmente (z. B. in der Ziegel- und Zementindustrie)
Einsatzbereich
stoffliche Verwertung der im Bergbau anfallenden Schlämme
Behandlungsziel
Entwicklungsphase - Stand der Technik
Verfahrensart
Bergbau
Umwelteinflüsse
prinzipiell gegeben
Überwachung
Stoffstrommanagement; Analyse der chem./physikal. Zusammensetzung der Schlämme
Nachsorge
Verminderung der Schlammmengen
Nachbesserung
01-01-2019
Relevante Prozesse
- Verringerung des Schlammvolumens durch: - Eindickung/Entwässerung - Rückführung
- Schlammbehandlung - Eindickung - Eindicker - durch Einstapelung in einen Schlammeindicker kann der Schlamm entwässert und der Feststoffgehalt erhöht werden - der Einsatz von Krälwerken unterstützt die Schlammentwässerung; das überstehende Schlammwasser wird in den Zulauf der Anlage zurückgeführt
- Entwässerung - durch Trocknung nach Aufschüttung oder Einlagerung in ein Trockenbecken (Der Schlamm trocknet über einen Zeitraum von mehreren Monaten allmählich aus, wobei sein Feststoffgehalt von nur 2 % zum Zeitpunkt der Einleitung auf 30 % oder mehr ansteigt, wenn er ausreichend trocken ist, um Trockenrisse zu zeigen.) - durch Dekanter, Bandfilterpressen etc. - Entwässerung des Schlammes bereits während des Reinigungsprozesses (z.B. Geco-Prozess) - bedeutet eine Volumenreduktion des für die Entsorgung bestimmten Materials und verbessert eine mögliche Verwertung
- Aluminium-Rückgewinnung im SAVMIN™-Prozess
- SCOOFI-Reaktor / VFR: Gewinnung eines dichten, pflanzendetritusfreien Eisenhydroxidschlammes, der als Ressource rückgewonnen werden kann
Anwendungsstand
keine Angabe
Zeitaufwand
über 10 Jahre
Rechtliche Anforderungen
Arbeitsschutz
- TRGS 524 „Schutzmaßnahmen bei Tätigkeiten in kontaminierten Bereichen“
- DGUV-Regel 101-004 „Kontaminierter Bereiche“ (bisher: BGR 128)
- Gefahrstoffverordnung GefStoffV
- Materialienband „Leitfaden zum Arbeitsschutz bei der Altlastenbehandlung“ des Freistaates Sachsen
- DIN-Vorschriften der VOB Teil C in der aktuellen Fassung
Bestehende Patentrechte
weniger Schlammmasse, die deponiert werden muss
Genehmigungsfähigkeit
Schlämme aus GWRA, naturräumlichen Absetzanlagen, Fließgewässern oder hydraulischen Abfangmaßnahmen
Erforderliche Genehmigungen
| Gesetz | Notwendig |
|---|---|
| Abfallrecht | u. U. |
| Baurecht | u. U. |
| Immissionsschutzrecht | u. U. |
| Wasserrecht | u. U. |
| Sonstige | u. U. |
Bewertung
Eignungsgrad für Schadstoffe
gut
- Sulfate
- Schwermetalle
bedingt
- Arsen
- Blei
- Cadmium
- Cobalt
- Kupfer
- Nickel
- Quecksilber
- Zink
- Zinn
ungeeignet
- Aliphatische, aromat. KW
- MKW (Diesel, Schmieröle)
- Leichtflüchtige KW (BTEX)
- PCB
- PAK (< 4 Ringe)
- PAK (> 4 Ringe)
- LHKW
- Dioxine, Furane
- Phenole und Alkohole
- Pestizide
- Cyanide (komplex)
- Phosphate
- Fluoride
- Schwebstoffe mit adsorbierten Schadstoffen
- Chrom
- MTBE
- PAK
- Saures Wasser
- basisches Wasser
- Schwefelwasserstoff
- Ammoniak
Umweltauswirkung
| hoch | mittel | gering | ohne | |
|---|---|---|---|---|
| Transportaufkommen | X | |||
| Bodenbelastung | X | |||
| Grundwasserbelastung | X | |||
| Luftbelastung | X | |||
| Lärmbelastung | X | |||
| Schmutzbelastung | X | |||
| Abfallaufkommen | X | |||
| Flächenbedarf | X |
Anforderungen
- Die meisten Verwertungswege benötigen relativ reine Schlämme oder einen relevanten Kalkanteil für Ihre Verwertung. Solche Schlämme fallen nur in technischen Anlagen (Typ 3 und 4) an.
- Schlammeindickung/-entwässerung erforderlich
- Schlammverwertung nach HDS-Technik bzw. Eindicker, Dekanter, Schlammtrocknung u.ä. möglich
Anforderungen an Umwelt
- Energieerzeugung
- ggf. Flächen für die Schlammeindickung
Beispiele weltweit
- Bisbee No. 7 stockpile der früheren Copper Queen Mine in Bisbee, Arizona : Rückgewinnung von Kupfer mittels BioSulphide processer seit 2004 (INAP, 2014, S. Case Studies Chapter 7.2)
- Verwertung der relativ reinen Eisenhydroxidschlämme, die in GWRA anfallen, ist im Aufbau, um daraus sorptiv wirksame Materialien herzustellen (Klein, 2016)
Beispiele in Sachsen
- P.U.S. Produktions- und Umweltservice GmbH Lauta
- Grubenwasseraufbereitung der ehemaligen Uranerzmine in Königstein: Uran-Rückgewonnen (Braun, et al., 2008)
- LMBV: Pilot- und Demonstrationsvorhaben: • das Nutzen von Eisenhydroxidschlämmen zur Herstellung von Eisenchlorid- und Eisensulfatlösungen für die Wasseraufbereitung • das Nutzen von Eisenhydroxidsedimenten für die Bodenverbesserung
- Lausitz: Untersuchungen zur Nutzung von schwertmannitreichen Präzipitaten aus sauren Grubenwässern als sorptionswirksames Material für weitere bergbaubürtige Problemstoffe (Burghardt, et al., 2016; Janneck, et al., 2011)
- GWBA Tzschellen Lausitz / Tgb. Nochten - nahezu vollständige stoffliche Wiedernutzbarmachung
Leistungsfähigkeit unter sächsischen Bedingungen
- Vor allem die Verbringung von EHS aus Fließgewässern (Typ 1) und naturräumlichen Absetzanlagen (Typ 2), welche bisher in der Regel deponiert werden müssen, stellen die größte Herausforderung dar. Ein Ansatz aktueller Forschungen besteht in der Veredelung der EHS zu Schlämmen mit hohen Feststoffgehalten und einer hohen Reinheit, so dass sie einer stofflichen Verwertung zugeführt werden können.
- Verwertung der relativ reinen Eisenhydroxidschlämme, die in GWRA anfallen, ist im Aufbau, um daraus sorptiv wirksame Materialien herzustellen
Vorteile
- weniger Schlammmasse, die deponiert werden muss
- Schlammentwässerung verringert das Schlammvolumen und damit die Entsorgungskosten
Nachteile
- Generell ist die Etablierung von Techniken zur Verminderung des Schlammvolumens aufwändiger und lohnt sich nur, wenn die Schlämme vor der Ablagerung oder Verwertung weiter entwässert werden müssen.
- Schlammentwässerung erhöht die Betriebskosten der Anlage
- Separierungs- und Rückgewinnungsprozesse sind technologisch komplex und verbrauchen oft viel Energie
Investitionskosten
- Kosten für Forschung und Entwicklung
- Kosten zur Installation von Anlagen
- dazu kommen Kosten für Planung und Genehmigung
Kosten für laufenden Betrieb
- Energiekosten
- Logistik
- Schlammentwässerung
Kosten für Chemikalien
- ggf. für Zuschlagstoffe im Produktionsprozess
Datenstand
06.03.2020
Literatur
- INAP. (2014). Global Acid Rock Drainage Guide (GARD Guide). The International Network for Acid Prevention.
- PIRAMID Consortium 2003: Passive In-situ Remediation of Acidic Mine, Industrial Drainage (PIRAMID). Final Report_Public Edition, A Research Project of the European Commission Fifth Framework Programme, Key Action 1: Sustainable Management and Quality of Water.
- Burghardt, D., Richter, J., Simon, E., Reichel, S., Janneck, E., & Laubrich, J. 2016: Treatment of Seepage Water from a Tailings Pond of Uranium Mining: Column Tests with a Novel Schwertmannite Adsorbent. Proceedings IMWA 2016, Leipzig/Germany.
- Janneck, E., Burghardt, D., Martin, M., Damian, C., Schöne, G., Meyer, J., & Pfeifer, S. 2011: From Waste to Valuable Substance: Utilization of Schwertmannite and Lignite Filter Ash for removal of Arsenic and Uranium from Mine Drainage. Tagungsbeitrag IMWA 2011, Aachen/Germany.
- Braun, L., Märten, H., Raschke, R., Richter, A., Sommer, K., & Zimmermann, U. 2008:. Flood Water Treatment at the former Uranium Mine Site Königstein - A Field Report. Proceedings IMWA 2008, Karlovy Vary/Czech Republic.
- Nordstrom, K. D. 2016: Waste or Resource? Extraction Potential from Acid Mine Drainage for Useful Resources . Proceedings IMWA 2016, Freiberg/Germany.
- Hildmann, C., Bilek, F., Uhlig, M., Walko, M. 2019: Reinigungsverfahren sowie wirtschaftliche Bewertung und Selektion der Best-Praxis-Verfahren gegen Acid-Mine-Drainage, Endbericht Vita-Min TP 1.8. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. unveröffentlicht.