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Möglichkeiten einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft durch weitergehende Gewinnung von Rohstoffen aus festen Verbrennungsrückständen aus der Behandlung von Siedlungsabfällen

Ziel des vorliegenden Berichts war es, die beiden Optionen – der trockenen Entaschung/-schlackung und Nassentaschung/-schlackung im Wasserbad – hinsichtlich der Qualität der ausgelesenen Metalle und Mineralik experimentell zu untersuchen. Dazu wurden Aschen/Schlacken aus einer Abfallverbrennungsanlage nass und trocken ausgetragen und anschließend anhand aufbereitungstechnischer, metallurgischer sowie bautechnischer Charakterisierungsmethoden bewertet. Neben der klassischen Aufbereitung, wie beispielsweise Magnetscheidung, wurden im Labormaßstab neue Ansätze wie biologische und chemische Laugung sowie Bioflotation zur Metallrückgewinnung aus der Feinfraktion < 4 mm untersucht. Veröffentlicht in Texte | 99/2018.

Xtra-Abbau\Kali-DE-2000

Gewinnung von Kalisalzen: Die geförderten Rohsalze enthalten aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte verschiedene Salzminerale. Das Ziel der Aufbereitung nach der Förderung ist das Abtrennen der Wertstoffe als verkaufsfähige Produkte von den Mineralsalzen, die den Rückstand bilden. Dies kann in Abhängigkeit der Eigenschaften der zu verarbeitenden Rohstoffe auf unterschiedliche Weise und in den verschiedensten Verfahrenskombinationen geschehen. Bei allen Prozessen steht am Anfang das Mahlen des stückigen Rohsalzes (bis zu Korngrößen um 1 mm). Die weiteren Verfahren sind sehr stark vom Rohsalztyp, dessen spezieller Zusammensetzung und dem Verwachsungsgrad der Salzminerale abhängig (BMU 1995). Die wichtigsten Prozesse sind: (1) Heißlöseverfahren: Aus dem Rohsalz wird Kaliumchlorid mittels einer heißen , mit Natriumchlorid gesättigten Kreislauflösung gelöst und durch Kristallisation mittels Vakuumverdampfung gewonnen. Der feste Rückstand wird meistens aufgehaldet. Falls Carnallit im Rohsalz enthalten ist, fällt dies in gelöster Form an und wird entsorgt (Ableitung in den Zechstein). (2) Elektrostatische Aufbereitung (ESTA): Das Rohsalz wird mit selektiv wirkenden oberflächenaktiven Stoffen behandelt und trocken im elektrischen Feld getrennt. Es fällt kein Prozeßwasser an. Der Rückstand der ersten Stufe wird aufgehaldet, während die Produkte weiterer Stufen anderen Aufbereitungsverfahren zugeführt werden können. Die ESTA kann auch zur Abtrennung von Kieserit eingesetzt werden. (3) Flotation: Dieses Verfahren wird für Rohsalze und den Rückstand des Heißlöseverfahrens angewendet. Auch bei diesem Verfahren werden selektiv wirkende oberflächenaktive Substanzen eingesetzt. Die Trennung erfolgt in einer sog. Traglauge durch das Abschöpfen eines wertstoffreichen, schaumigen Konzentrats. Der Rückstand wird aufgehaldet, die Trennflüssigkeiten weitestgehend im Kreis geführt. (4) Kieseritwäsche: Der feste Rückstand des Heißlöseverfahrens besteht aus einem Steinsalz-Kieserit-Gemisch, aus dem das Steinsalz in einem mehrstufigen Waschvorgang herausgelöst wird und als flüssiger Rückstand anfällt. (5) Herstellung von Kaliumsulfat: Aus Kaliumchlorid und Kieserit wird durch eine zweistufige Umsetzung Kaliumsulfat hergestellt. Dabei fällt magnesiumchloridhaltiges Abwasser an (BMU 1995). Insgesamt bestehen die Aufbereitungsrückstände im wesentlichen aus Magnesiumchlorid und Steinsalz. Magnesiumchlorid fällt dabei zwangsweise im Abwasser an. Der Abwasseranfall für die verschiedenen Verfahren wird vom BMU folgendermaßen beziffert: Tab.: Spezifischer Abwasseranfall für die einzelnen Aufbereitungsverfahren (BMU 1995) Verfahren Bezug Abwasser (m³) Heißlösen t verarbeitetes Rohsalz SylvinitHartsalz+Carnallit+ je % MgCl2 <0,10,10,03-0,05 Flotation je t verarbeitetes Rohsalz+ je % MgCl2 0,10,03-0,05 Kieseritwäsche je t Kieserit 5-7 Kaliumsulfat-Herstellung je t eingesetztes Kaliumchlorid mit 60 % K2O 3-5 Die beschriebenen Verfahren werden an den verschiedenen Standorten in unterschiedlichen Kombinationen je nach Vorkommen, Zusammensetzung des Salzes (Wertstoffgehalt) und Verwachsungsgrad eingesetzt. Die prägenden Rohsalztypen für die einzelnen Werke sind in der folgenden Tabelle gemeinsam mit den Produktionsdaten zusammengestellt. Tab.: Produktionskapazitäten der einzelnen Kaliwerke für 1993 incl. Produktionsstruktur (BMU 1995). Werke Rohsalz Kali Kaliumsulfat Kieserit Mio t Mio t K2O Mio t K2O Mio t Hattorf (He)H.salz/Carn. 9,6 0,7 0,38 0,1 Neuhof (He)H.salz/Carn. 3,7 0,35 - 0,6 Wintershall (He)H.salz/Carn. 9,5 0,65 0,26 0,1 Sigmundshall (Nd)Sylvinit 3,0 0,4 - - Unterbreizbach (Th)H.salz/Carn. 4,1 0,4 - 0,3 Zielitz (SA)Sylvinit 8,6 1,1 - - Summe 38,5 3,6 0,64 1,1 Der hier bilanzierte Prozess der Gewinnung von Kalisalzen umfaßt die Aufbereitung der geförderten Rohsalze zu absatzfähigen Produkten. Für die Bilanzierung standen lediglich Sekundärdaten zur Verfügung (OEKO 1992a), (BMU 1995), (Scharf 1993), (Kali 1996). Daraus ergibt sich sowohl der Grad der Aggregation als auch die weitgefaßten Systemgrenzen. Die Materialbilanzen konnten nur aus Daten hessischer Werke für den Bilanzzeitraum Anfang der 90er Jahre zur Erstellung der Kennziffern herangezogen werden. Dabei sind der Berechnung der Kennziffern die Planungsdaten für das Jahr 1993 zugrundegelegt, die aber durch reale Produktionsdaten verifiziert werden konnten. Über den Energiebedarf der Prozesse lagen keine Daten vor. Hier mußte auf statistische Daten zurückgegriffen werden (OEKO 1992a). Die hessischen Werke machen den weitaus größten Teil der westdeutschen Produktion aus. Die Förderung in den neuen Bundesländern konnte nicht berücksichtigt werden. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Werte für die anderen Werke stark abweichen kann. Je nach Zusammensetzung des Rohsalzes, der eingesetzten - meist kombinierten - Verfahren und dem Produktportfolio können andere Kenngrößen differieren. Weiterhin muß darauf hingewiesen werden, daß die Berechnungsgrundlage für die verwendeten Bilanzen nicht eindeutig geklärt ist (Scharf 1993). Dadurch können in der Bilanz auftretende Differenzen nicht abschließend erklärt werden. Eine abschließende Erklärung wäre nur im Rahmen einer weitergehenden Studie möglich, die im Rahmen von GEMIS nicht zu leisten ist. Eine weitergehende Untergliederung des Prozesses in einzelne Prozesseinheiten oder nach einzelnen oben beschriebenen Verfahren ist anhand der vorliegenden Daten nicht möglich gewesen. Aufgrund der mangelhaften Datenlage ist der vorliegende Datensatz nur als grobe Schätzung zu bezeichnen. Allokation: Neben den Kalisalzen Kaliumchlorid und Kaliumsulfat wird Magnesiumsulfat in großen Mengen gewonnen, das auf die Wirtschaftlichkeit der deutschen Werke einen entscheidenden Einfluß hat (Scharf 1993). Diese drei Produkte werden in der vorliegenden Bilanz gleichwertig in bezug auf die Masse als Hauptprodukt angesehen. Es findet somit eine Allokation nach Masse statt, wobei die Produkte summarisch bilanziert werden. Neben den erwähnten Produkten werden keine weiteren Produkte in der Bilanz berücksichtigt. Auch Brom wird nicht mitbilanziert, da die Bromproduktion durch die Kaliindustrie eingestellt wurde (BMU 1995). Mineralsalze in fester und gelöster Form werden als Rückstände angesehen, auch wenn teilweise Bestrebungen existieren, sie ebenso als Produkt zu verwerten. Bislang wird jedoch der Großteil verworfen. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Bezogen auf eine Tonne Produktmix müssen nach den Planungsdaten der hessischen Werke für das Jahr 1993 8250 kg Rohsalz gefördert werden (Scharf 1993). Diese Daten können durch die realen Produktionszahlen bestätigt werden. Im Jahr 1993 mußten real zur Gewinnung einer Tonne Produktmix ca. 8120 kg Rohsalz verarbeitet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in der vorliegenden Studie angesetzt, da er auf Herstellerangaben beruht. Energiebedarf: Zum Energiebedarf bei der Gewinnung von Kalisalzen liegen derzeit nur sehr wenige Daten vor. Aus den Daten des Statistischen Bundesamtes (StBA) und der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) sind lediglich Daten für den gemeinsamen Energieverbrauch der Kali- und der Steinsalzindustrie zu entnehmen (OEKO 1992a). Unter der Voraussetzung, daß Kali- und Steinsalz von der Masse her gleichrangig behandelt werden, ergibt sich ein vorläufiger Proporz der Kaliindustrie. Bezogen auf eine Tonne Produktmix werden daher die in der folgenden Tabelle dargestellten Daten für die Gewinnung der Kalisalze bilanziert: Tab.: Energiebedarf bei der Herstellung von Kalisalzen für das Jahr 1987 in den alten Bundesländern(OEKO 1992). Kenngröße Einheit Kali- & Steins. Kali Steinsalz Prod.menge t 1,0 E+7 2,77 E+6 7,26 E+6 Brennstoff GJ/t 1,516 0,419 1,097 Strom GJ/t 0,342 0,094 0,248 Demnach werden 0,419 GJ/t Prozesswärme und 0,094 GJ/t Strom benötigt zur Herstellung einer Tonne Produktmix benötigt. Die Werte konnten durch die überarbeitete Erklärung des Kalivereins zur Klimavorsorge von 1996 bestätigt werden. In ihr wird für das Jahr 1994 ein spezifischer Energieverbrauch von 0,528 GJ/t Rohsalz angegeben (Kaliverein 1996). Dieser wird allerdings nicht nach Energieträgern spezifiziert. Für GEMIS wird die Summe aus der Erklärung des Kalivereins angesetzt mit der Verteilung nach den statistischen Angaben zwischen den einzelnen Energieträgern. Daraus ergibt sich ein Brennstoffbedarf von 0,432 GJ/t und ein Strombedarf von 0,096 GJ/t. Als Brennstoff zur Bereitstellung der Prozeßwärme wird Gas angesetzt. Die vorliegenden Daten zum Energiebedarf der Kalisalzherstellung sind als Schätzung anzusehen (Kali 1996). Prozessbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den Emissionen, die aus der Energiebereitstellung resultieren, werden keine weiteren Prozessemissionen bilanziert. Etwaige Staubemissionen, verursacht durch die Aufhaldung der festen Reststoffe, können hier nicht quantifiziert werden. Sie werden aber - trotz fehlender Daten - ausdrücklich nicht ausgeschlossen. Wasserinanspruchnahme: Wasser wird in nahezu allen Produktionsschritten in Anspruch genommen. Insgesamt waren für 1993 5,65 m³ Wasser angesetzt bezogen auf eine Tonne des in dieser Studie berücksichtigten Produktmixes. Diese Menge teilt sich folgendermaßen auf: Tab.: Abwassermengen bei der Kalisalzgewinnung (Scharf 1993). Abwasserherkunft Menge in m³/t Produktmix Ableitung Abwasser von Halden 0,1 Versenkung Prozeßabw. KCl-Herst. 1,25 Versenkung Prozeßabw. MgSO4-Herst. 2,3 Werra Prozeßabw. K2SO4-Herst. 1,75 Versenkung Kühl- und Sielwässer 0,25 Werra Summe 5,65 Aufgrund der eingeschränkten Datenverfügbarkeit wurde in der vorliegenden Studie vereinfachend die Wasserinanspruchnahme gleich der Abwassermenge gesetzt. Kühl- und Sielwässer sind in der Regel nicht oder nur gering mit Salzen belastet. Sie wurden jedoch auf Salzabwässer umgerechnet. Die real einzusetzende Wassermenge liegt also wahrscheinlich höher. Die Tendenzen in der Kaliindustrie gehen dahin, die Abwassermengen - respektive die Wasserinanspruchnahme - durch eine geeignete Verfahrensführung zu reduzieren. Das würde jedoch zwangsläufig zu größeren Mengen fester Reststoffe führen. Dieser Effekt kann hier nur qualitativ beschrieben werden. Eine quantitative Abschätzung ist hierzu nicht möglich. Abwasserinhaltsstoffe: Hinsichtlich der in dieser Studie bilanzierten organischen Summenparametern ist bei der Kalisalz-Herstellung nicht mit erheblichen Zusatzbelastungen zu rechnen. Da organische Hilfsstoffe (Flotationsmittel), die in den Prozessen eingesetzt werden, in der vorliegenden Untersuchung nicht bilanziert wurden, können über deren Auswirkungen auf die Abwasserqualität keine Aussagen getroffen werden. Daher werden die Frachten pro Tonne Produktmix für die organischen Summenparameter wie auch für die Nährstoffe hier auf Null gesetzt. Erheblich ist allerdings die Chloridfracht der Abwässer. Sie ist in der folgenden Tabelle aufgeführt. Tab.: Abwasseranalysen 1992 hessischer Werke (Scharf 1993). Parameter Einheit Versenkung Werra Chlorid g/l 190 160 Chlorid kg/t Produktmix 589 408 Summe kg/t Produktmix 997 Reststoffe: Aus den Planungsdaten der bilanzierten Werke für das Jahr 1993 geht hervor, daß pro Tonne Produktmix 5000 kg Haldenmaterial anfallen (Scharf 1993). Die realen Produktionszahlen für 1993 bestätigen diesen Wert. Aus ihnen geht hervor, dass pro Tonne Produkt 4710 kg aufgehaldet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in GEMIS als Kennziffer zugrundegelegt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 12,3% Produkt: Rohstoffe

Xtra-Abbau\Kalisalz-DE-2010

Gewinnung von Kalisalzen: Die geförderten Rohsalze enthalten aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte verschiedene Salzminerale. Das Ziel der Aufbereitung nach der Förderung ist das Abtrennen der Wertstoffe als verkaufsfähige Produkte von den Mineralsalzen, die den Rückstand bilden. Dies kann in Abhängigkeit der Eigenschaften der zu verarbeitenden Rohstoffe auf unterschiedliche Weise und in den verschiedensten Verfahrenskombinationen geschehen. Bei allen Prozessen steht am Anfang das Mahlen des stückigen Rohsalzes (bis zu Korngrößen um 1 mm). Die weiteren Verfahren sind sehr stark vom Rohsalztyp, dessen spezieller Zusammensetzung und dem Verwachsungsgrad der Salzminerale abhängig (BMU 1995). Die wichtigsten Prozesse sind: (1) Heißlöseverfahren: Aus dem Rohsalz wird Kaliumchlorid mittels einer heißen , mit Natriumchlorid gesättigten Kreislauflösung gelöst und durch Kristallisation mittels Vakuumverdampfung gewonnen. Der feste Rückstand wird meistens aufgehaldet. Falls Carnallit im Rohsalz enthalten ist, fällt dies in gelöster Form an und wird entsorgt (Ableitung in den Zechstein). (2) Elektrostatische Aufbereitung (ESTA): Das Rohsalz wird mit selektiv wirkenden oberflächenaktiven Stoffen behandelt und trocken im elektrischen Feld getrennt. Es fällt kein Prozeßwasser an. Der Rückstand der ersten Stufe wird aufgehaldet, während die Produkte weiterer Stufen anderen Aufbereitungsverfahren zugeführt werden können. Die ESTA kann auch zur Abtrennung von Kieserit eingesetzt werden. (3) Flotation: Dieses Verfahren wird für Rohsalze und den Rückstand des Heißlöseverfahrens angewendet. Auch bei diesem Verfahren werden selektiv wirkende oberflächenaktive Substanzen eingesetzt. Die Trennung erfolgt in einer sog. Traglauge durch das Abschöpfen eines wertstoffreichen, schaumigen Konzentrats. Der Rückstand wird aufgehaldet, die Trennflüssigkeiten weitestgehend im Kreis geführt. (4) Kieseritwäsche: Der feste Rückstand des Heißlöseverfahrens besteht aus einem Steinsalz-Kieserit-Gemisch, aus dem das Steinsalz in einem mehrstufigen Waschvorgang herausgelöst wird und als flüssiger Rückstand anfällt. (5) Herstellung von Kaliumsulfat: Aus Kaliumchlorid und Kieserit wird durch eine zweistufige Umsetzung Kaliumsulfat hergestellt. Dabei fällt magnesiumchloridhaltiges Abwasser an (BMU 1995). Insgesamt bestehen die Aufbereitungsrückstände im wesentlichen aus Magnesiumchlorid und Steinsalz. Magnesiumchlorid fällt dabei zwangsweise im Abwasser an. Die beschriebenen Verfahren werden an den verschiedenen Standorten in unterschiedlichen Kombinationen je nach Vorkommen, Zusammensetzung des Salzes (Wertstoffgehalt) und Verwachsungsgrad eingesetzt. Die prägenden Rohsalztypen für die einzelnen Werke sind in der folgenden Tabelle gemeinsam mit den Produktionsdaten zusammengestellt. Tab.: Produktionskapazitäten der einzelnen Kaliwerke für 1993 incl. Produktionsstruktur (BMU 1995). Werke Rohsalz Kali Kaliumsulfat Kieserit Mio t Mio t K2O Mio t K2O Mio t Hattorf (He)H.salz/Carn. 9,6 0,7 0,38 0,1 Neuhof (He)H.salz/Carn. 3,7 0,35 - 0,6 Wintershall (He)H.salz/Carn. 9,5 0,65 0,26 0,1 Sigmundshall (Nd)Sylvinit 3,0 0,4 - - Unterbreizbach (Th)H.salz/Carn. 4,1 0,4 - 0,3 Zielitz (SA)Sylvinit 8,6 1,1 - - Summe 38,5 3,6 0,64 1,1 Der vorliegenden Prozess zur Gewinnung von Kalisalzen umfaßt die Aufbereitung der geförderten Rohsalze zu absatzfähigen Produkten. Für die Bilanzierung standen lediglich Sekundärdaten zur Verfügung (OEKO 1992a), (BMU 1995), (Scharf 1993), (Kali 1996). Daraus ergibt sich sowohl der Grad der Aggregation als auch die weitgefaßten Systemgrenzen. Die Materialbilanzen konnten nur aus Daten hessischer Werke für den Bilanzzeitraum Anfang der 90er Jahre zur Erstellung der Kennziffern herangezogen werden. Dabei sind der Berechnung der Kennziffern die Planungsdaten für das Jahr 1993 zugrundegelegt, die aber durch reale Produktionsdaten verifiziert werden konnten. Über den Energiebedarf der Prozesse lagen keine Daten vor. Hier mußte auf statistische Daten zurückgegriffen werden (OEKO 1992a). Die hessischen Werke machen den weitaus größten Teil der westdeutschen Produktion aus. Die Förderung in den neuen Bundesländern konnte nicht berücksichtigt werden. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Werte für die anderen Werke stark abweichen kann. Je nach Zusammensetzung des Rohsalzes, der eingesetzten - meist kombinierten - Verfahren und dem Produktportfolio können andere Kenngrößen differieren. Weiterhin muß darauf hingewiesen werden, daß die Berechnungsgrundlage für die verwendeten Bilanzen nicht eindeutig geklärt ist (Scharf 1993). Dadurch können in der Bilanz auftretende Differenzen nicht abschließend erklärt werden. Eine abschließende Erklärung wäre nur im Rahmen einer weitergehenden Studie möglich, die im Rahmen von GEMIS nicht zu leisten ist. Eine weitergehende Untergliederung des Prozesses in einzelne Prozeßeinheiten oder nach einzelnen oben beschriebenen Verfahren ist anhand der vorliegenden Daten nicht möglich gewesen. Aufgrund der mangelhaften Datenlage ist der vorliegende Datensatz nur als grobe Schätzung und damit als vorläufig zu bezeichnen. Allokation: Neben den Kalisalzen Kaliumchlorid und Kaliumsulfat wird Magnesiumsulfat in großen Mengen gewonnen, das auf die Wirtschaftlichkeit der deutschen Werke einen entscheidenden Einfluß hat (Scharf 1993). Diese drei Produkte werden in der vorliegenden Bilanz gleichwertig in bezug auf die Masse als Hauptprodukt angesehen. Es findet somit eine Allokation nach Masse statt. Wobei die Produkte summarisch bilanziert werden. Neben den erwähnten Produkten werden keine weiteren Produkte in der Bilanz berücksichtigt. Auch Brom wird nicht mitbilanziert, da die Bromproduktion durch die Kaliindustrie eingestellt wurde (BMU 1995). Mineralsalze in fester und gelöster Form werden als Rückstände angesehen, auch wenn teilweise Bestrebungen existieren, sie ebenso als Produkt zu verwerten. Bislang wird jedoch der Großteil verworfen. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Bezogen auf eine Tonne Produktmix müssen nach den Planungsdaten der hessischen Werke für das Jahr 1993 8250 kg Rohsalz gefördert werden (Scharf 1993). Diese Daten können durch die realen Produktionszahlen bestätigt werden. Im Jahr 1993 mußten real zur Gewinnung einer Tonne Produktmix ca. 8120 kg Rohsalz verarbeitet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in der vorliegenden Studie angesetzt, da er auf Herstellerangaben beruht. Energiebedarf: Zum Energiebedarf bei der Gewinnung von Kalisalzen liegen derzeit nur sehr wenige Daten vor. Aus den Daten des Statistischen Bundesamtes (StBA) und der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) sind lediglich Daten für den gemeinsamen Energieverbrauch der Kali- und der Steinsalzindustrie zu entnehmen (OEKO 1992a). Unter der Voraussetzung, daß Kali- und Steinsalz von der Masse her gleichrangig behandelt werden, ergibt sich ein vorläufiger Proporz der Kaliindustrie. Bezogen auf eine Tonne Produktmix werden daher die in der folgenden Tabelle dargestellten Daten für die Gewinnung der Kalisalze bilanziert: Tab.: Energiebedarf bei der Herstellung von Kalisalzen für das Jahr 1987 in den alten Bundesländern(OEKO 1992). Kenngröße Einheit Kali- & Steins. Kali Steinsalz Prod.menge t 1,0 E+7 2,77 E+6 7,26 E+6 Brennstoff GJ/t 1,516 0,419 1,097 Strom GJ/t 0,342 0,094 0,248 Demnach werden 0,419 GJ/t Prozesswärme und 0,094 GJ/t Strom benötigt zur Herstellung einer Tonne Produktmix benötigt. Die Werte konnten durch die überarbeitete Erklärung des Kalivereins zur Klimavorsorge von 1996 bestätigt werden. In ihr wird für das Jahr 1994 ein spezifischer Energieverbrauch von 0,528 GJ/t Rohsalz angegeben (Kaliverein 1996). Dieser wird allerdings nicht nach Energieträgern spezifiziert. Für GEMIS wird die Summe aus der Erklärung des Kalivereins angesetzt mit der Verteilung nach den statistischen Angaben zwischen den einzelnen Energieträgern. Daraus ergibt sich ein Brennstoffbedarf von 0,43 GJ/t und ein Strombedarf von 0,1 GJ/t. Als Brennstoff zur Bereitstellung der Prozesswärme wird Gas angesetzt. Prozeßbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den Emissionen, die aus der Energiebereitstellung resultieren, werden keine weiteren Prozeßemissionen bilanziert. Reststoffe: Aus den Planungsdaten der bilanzierten Werke für das Jahr 1993 geht hervor, daß pro Tonne Produktmix 5000 kg Haldenmaterial anfallen (Scharf 1993). Die realen Produktionszahlen für 1993 bestätigen diesen Wert. Aus ihnen geht hervor, daß pro Tonne Produkt 4710 kg aufgehaldet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in GEMIS als Kennziffer zugrundegelegt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 12,3% Produkt: Rohstoffe

Xtra-Abbau\Kalisalz-DE-2000

Gewinnung von Kalisalzen: Die geförderten Rohsalze enthalten aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte verschiedene Salzminerale . Das Ziel der Aufbereitung nach der Förderung ist das Abtrennen der Wertstoffe als verkaufsfähige Produkte von den Mineralsalzen, die den Rückstand bilden. Dies kann in Abhängigkeit der Eigenschaften der zu verarbeitenden Rohstoffe auf unterschiedliche Weise und in den verschiedensten Verfahrenskombinationen geschehen. Bei allen Prozessen steht am Anfang das Mahlen des stückigen Rohsalzes (bis zu Korngrößen um 1 mm). Die weiteren Verfahren sind sehr stark vom Rohsalztyp, dessen spezieller Zusammensetzung und dem Verwachsungsgrad der Salzminerale abhängig (BMU 1995). Die wichtigsten Prozesse sind: (1) Heißlöseverfahren: Aus dem Rohsalz wird Kaliumchlorid mittels einer heißen , mit Natriumchlorid gesättigten Kreislauflösung gelöst und durch Kristallisation mittels Vakuumverdampfung gewonnen. Der feste Rückstand wird meistens aufgehaldet. Falls Carnallit im Rohsalz enthalten ist, fällt dies in gelöster Form an und wird entsorgt (Ableitung in den Zechstein). (2) Elektrostatische Aufbereitung (ESTA): Das Rohsalz wird mit selektiv wirkenden oberflächenaktiven Stoffen behandelt und trocken im elektrischen Feld getrennt. Es fällt kein Prozeßwasser an. Der Rückstand der ersten Stufe wird aufgehaldet, während die Produkte weiterer Stufen anderen Aufbereitungsverfahren zugeführt werden können. Die ESTA kann auch zur Abtrennung von Kieserit eingesetzt werden. (3) Flotation: Dieses Verfahren wird für Rohsalze und den Rückstand des Heißlöseverfahrens angewendet. Auch bei diesem Verfahren werden selektiv wirkende oberflächenaktive Substanzen eingesetzt. Die Trennung erfolgt in einer sog. Traglauge durch das Abschöpfen eines wertstoffreichen, schaumigen Konzentrats. Der Rückstand wird aufgehaldet, die Trennflüssigkeiten weitestgehend im Kreis geführt. (4) Kieseritwäsche: Der feste Rückstand des Heißlöseverfahrens besteht aus einem Steinsalz-Kieserit-Gemisch, aus dem das Steinsalz in einem mehrstufigen Waschvorgang herausgelöst wird und als flüssiger Rückstand anfällt. (5) Herstellung von Kaliumsulfat: Aus Kaliumchlorid und Kieserit wird durch eine zweistufige Umsetzung Kaliumsulfat hergestellt. Dabei fällt magnesiumchloridhaltiges Abwasser an (BMU 1995). Insgesamt bestehen die Aufbereitungsrückstände im wesentlichen aus Magnesiumchlorid und Steinsalz. Magnesiumchlorid fällt dabei zwangsweise im Abwasser an. Der Abwasseranfall für die verschiedenen Verfahren wird vom BMU folgendermaßen beziffert: Tab.: Spezifischer Abwasseranfall für die einzelnen Aufbereitungsverfahren (BMU 1995) Verfahren Bezug Abwasser (m³) Heißlösen t verarbeitetes RohsalzSylvinitHartsalz+Carnallit+ je % MgCl2 <0,10,10,03-0,05 Flotation je t verarbeitetes Rohsalz+ je % MgCl2 0,10,03-0,05 Kieseritwäsche je t Kieserit 5-7 Kaliumsulfat-Herstellung je t eingesetztes Kaliumchlorid mit 60 % K2O 3-5 Die beschriebenen Verfahren werden an den verschiedenen Standorten in unterschiedlichen Kombinationen je nach Vorkommen, Zusammensetzung des Salzes (Wertstoffgehalt) und Verwachsungsgrad eingesetzt. Die prägenden Rohsalztypen für die einzelnen Werke sind in der folgenden Tabelle gemeinsam mit den Produktionsdaten zusammengestellt. Tab.: Produktionskapazitäten der einzelnen Kaliwerke für 1993 incl. Produktionsstruktur (BMU 1995). Werke Rohsalz Kali Kaliumsulfat Kieserit Mio t Mio t K2O Mio t K2O Mio t Hattorf (He)H.salz/Carn. 9,6 0,7 0,38 0,1 Neuhof (He)H.salz/Carn. 3,7 0,35 - 0,6 Wintershall (He)H.salz/Carn. 9,5 0,65 0,26 0,1 Sigmundshall (Nd)Sylvinit 3,0 0,4 - - Unterbreizbach (Th)H.salz/Carn. 4,1 0,4 - 0,3 Zielitz (SA)Sylvinit 8,6 1,1 - - Summe 38,5 3,6 0,64 1,1 Der in der vorliegenden Studie bilanzierte Prozeß der Gewinnung von Kalisalzen umfaßt die Aufbereitung der geförderten Rohsalze zu absatzfähigen Produkten. Für die Bilanzierung standen lediglich Sekundärdaten zur Verfügung (OEKO 1992a), (BMU 1995), (Scharf 1993), (Kali 1996). Daraus ergibt sich sowohl der Grad der Aggregation als auch die weitgefaßten Systemgrenzen. Die Materialbilanzen konnten nur aus Daten hessischer Werke für den Bilanzzeitraum Anfang der 90er Jahre zur Erstellung der Kennziffern herangezogen werden. Dabei sind der Berechnung der Kennziffern die Planungsdaten für das Jahr 1993 zugrundegelegt, die aber durch reale Produktionsdaten verifiziert werden konnten. Über den Energiebedarf der Prozesse lagen keine Daten vor. Hier mußte auf statistische Daten zurückgegriffen werden (OEKO 1992a). Die hessischen Werke machen den weitaus größten Teil der westdeutschen Produktion aus. Die Förderung in den neuen Bundesländern konnte nicht berücksichtigt werden. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Werte für die anderen Werke stark abweichen kann. Je nach Zusammensetzung des Rohsalzes, der eingesetzten - meist kombinierten - Verfahren und dem Produktportfolio können andere Kenngrößen differieren. Weiterhin muß darauf hingewiesen werden, daß die Berechnungsgrundlage für die verwendeten Bilanzen nicht eindeutig geklärt ist (Scharf 1993). Dadurch können in der Bilanz auftretende Differenzen nicht abschließend erklärt werden. Eine abschließende Erklärung wäre nur im Rahmen einer weitergehenden Studie möglich, die im Rahmen von GEMIS nicht zu leisten ist. Eine weitergehende Untergliederung des Prozesses in einzelne Prozeßeinheiten oder nach einzelnen oben beschriebenen Verfahren ist anhand der vorliegenden Daten nicht möglich gewesen. Aufgrund der mangelhaften Datenlage ist der vorliegende Datensatz nur als grobe Schätzung und damit als vorläufig zu bezeichnen. Allokation: Neben den Kalisalzen Kaliumchlorid und Kaliumsulfat wird Magnesiumsulfat in großen Mengen gewonnen, das auf die Wirtschaftlichkeit der deutschen Werke einen entscheidenden Einfluß hat (Scharf 1993). Diese drei Produkte werden in der vorliegenden Bilanz gleichwertig in bezug auf die Masse als Hauptprodukt angesehen. Es findet somit eine Allokation nach Masse statt. Wobei die Produkte summarisch bilanziert werden. Neben den erwähnten Produkten werden keine weiteren Produkte in der Bilanz berücksichtigt. Auch Brom wird nicht mitbilanziert, da die Bromproduktion durch die Kaliindustrie eingestellt wurde (BMU 1995). Mineralsalze in fester und gelöster Form werden als Rückstände angesehen, auch wenn teilweise Bestrebungen existieren, sie ebenso als Produkt zu verwerten. Bislang wird jedoch der Großteil verworfen. Genese der Kennziffern Massenbilanz: Bezogen auf eine Tonne Produktmix müssen nach den Planungsdaten der hessischen Werke für das Jahr 1993 8250 kg Rohsalz gefördert werden (Scharf 1993). Diese Daten können durch die realen Produktionszahlen bestätigt werden. Im Jahr 1993 mußten real zur Gewinnung einer Tonne Produktmix ca. 8120 kg Rohsalz verarbeitet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in der vorliegenden Studie angesetzt, da er auf Herstellerangaben beruht. Energiebedarf: Zum Energiebedarf bei der Gewinnung von Kalisalzen liegen derzeit nur sehr wenige Daten vor. Aus den Daten des Statistischen Bundesamtes (StBA) und der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) sind lediglich Daten für den gemeinsamen Energieverbrauch der Kali- und der Steinsalzindustrie zu entnehmen (OEKO 1992a). Unter der Voraussetzung, daß Kali- und Steinsalz von der Masse her gleichrangig behandelt werden, ergibt sich ein vorläufiger Proporz der Kaliindustrie. Bezogen auf eine Tonne Produktmix werden daher die in der folgenden Tabelle dargestellten Daten für die Gewinnung der Kalisalze bilanziert: Tab.: Energiebedarf bei der Herstellung von Kalisalzen für das Jahr 1987 in den alten Bundesländern(OEKO 1992). Kenngröße Einheit Kali- & Steins. Kali Steinsalz Prod.menge t 1,0 E+7 2,77 E+6 7,26 E+6 Brennstoff GJ/t 1,516 0,419 1,097 Strom GJ/t 0,342 0,094 0,248 Demnach werden 0,419 GJ/t Prozeßwärme und 0,094 GJ/t Strom benötigt zur Herstellung einer Tonne Produktmix benötigt. Die Werte konnten durch die überarbeitete Erklärung des Kalivereins zur Klimavorsorge von 1996 bestätigt werden. In ihr wird für das Jahr 1994 ein spezifischer Energieverbrauch von 0,528 GJ/t Rohsalz angegeben (Kaliverein 1996). Dieser wird allerdings nicht nach Energieträgern spezifiziert. Für GEMIS wird die Summe aus der Erklärung des Kalivereins angesetzt mit der Verteilung nach den statistischen Angaben zwischen den einzelnen Energieträgern. Daraus ergibt sich ein Brennstoffbedarf von 0,432 GJ/t und ein Strombedarf von 0,096 GJ/t. Als Brennstoff zur Bereitstellung der Prozeßwärme wird Gas angesetzt. Die vorliegenden Daten zum Energiebedarf der Kalisalzherstellung sind als vorläufig anzusehen. Aktuellere und genauere Daten sind für die zweite Jahreshälfte des Jahres 1996 zu erwarten (Kali 1996). Prozeßbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den Emissionen, die aus der Energiebereitstellung resultieren, werden keine weiteren Prozeßemissionen bilanziert. Etwaige Staubemissionen, verursacht durch die Aufhaldung der festen Reststoffe, können hier nicht quantifiziert werden. Sie werden aber - trotz fehlender Daten - ausdrücklich nicht ausgeschlossen. Wasserinanspruchnahme: Wasser wird in nahezu allen Produktionsschritten in Anspruch genommen. Insgesamt waren für 1993 5,65 m³ Wasser angesetzt bezogen auf eine Tonne des in dieser Studie berücksichtigten Produktmixes. Diese Menge teilt sich folgendermaßen auf: Tab.: Abwassermengen bei der Kalisalzgewinnung (Scharf 1993). Abwasserherkunft Menge in m³/t Produktmix Ableitung Abwasser von Halden 0,1 Versenkung Prozeßabw. KCl-Herst. 1,25 Versenkung Prozeßabw. MgSO4-Herst. 2,3 Werra Prozeßabw. K2SO4-Herst. 1,75 Versenkung Kühl- und Sielwässer 0,25 Werra Summe 5,65 Aufgrund der eingeschränkten Datenverfügbarkeit wurde in der vorliegenden Studie vereinfachend die Wasserinanspruchnahme gleich der Abwassermenge gesetzt. Kühl- und Sielwässer sind in der Regel nicht oder nur gering mit Salzen belastet. Sie wurden jedoch auf Salzabwässer umgerechnet. Die real einzusetzende Wassermenge liegt also wahrscheinlich höher. Die Tendenzen in der Kaliindustrie gehen dahin, die Abwassermengen - respektive die Wasserinanspruchnahme - durch eine geeignete Verfahrensführung zu reduzieren. Das würde jedoch zwangsläufig zu größeren Mengen fester Reststoffe führen. Dieser Effekt kann hier nur qualitativ beschrieben werden. Eine quantitative Abschätzung ist hierzu nicht möglich. Abwasserinhaltsstoffe: Hinsichtlich der in dieser Studie bilanzierten organischen Summenparametern ist bei der Kalisalz-Herstellung nicht mit erheblichen Zusatzbelastungen zu rechnen. Da organische Hilfsstoffe (Flotationsmittel), die in den Prozessen eingesetzt werden, in der vorliegenden Untersuchung nicht bilanziert wurden, können über deren Auswirkungen auf die Abwasserqualität keine Aussagen getroffen werden. Daher werden die Frachten pro Tonne Produktmix für die organischen Summenparameter wie auch für die Nährstoffe in dieser Studie 0 gesetzt. Erheblich ist allerdings die Chloridfracht der Abwässer. Sie ist in der folgenden Tabelle aufgeführt. Tab.: Abwasseranalysen 1992 hessischer Werke (Scharf 1993). Parameter Einheit Versenkung Werra Chlorid g/l 190 160 Chlorid kg/t Produktmix 589 408 Summe kg/t Produktmix 997 Reststoffe: Aus den Planungsdaten der bilanzierten Werke für das Jahr 1993 geht hervor, daß pro Tonne Produktmix 5000 kg Haldenmaterial anfallen (Scharf 1993). Die realen Produktionszahlen für 1993 bestätigen diesen Wert. Aus ihnen geht hervor, daß pro Tonne Produkt 4710 kg aufgehaldet werden (Kali 1996). Dieser Wert wird in GEMIS als Kennziffer zugrundegelegt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 12,3% Produkt: Rohstoffe

Xtra-dummy\Mineralfutter

zur Ergänzung von Tierfutter, enthält Mineralstoffe, Vitamine und Enzyme Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Futtermittel

Teil ARP

Das Projekt "Teil ARP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARP-Asphaltmischwerke Rheinhessen-Pfalz GmbH & Co.KG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Optimierung des Ressourcenverbrauchs bei der Herstellung und Anwendung von Asphaltprodukten. Dazu soll ein möglichst hoher Anteil an RC-Produkten wie Gleisschotter, RC-Sande, Asphaltfräsgut und Mischkunststoffabfällen verwendet werden. Dies schont die mineralischen Baustoffreserven und minimiert den Bedarf an frischem Bitumen. Altkunststoff als Bindemittel wird zudem nicht gesondert modifiziert, sondern direkt in einem Arbeitsschritt im Mischer zusammengeführt. Die Altkunststoffe senken die Mischtemperatur. Diese Vorgehensweise führt zu einer Prozessverkürzung, einem geringeren Energiebedarf, einer Verringerung der Luftemission und zu längeren Standzeiten der Mischaggregate und auch der Asphaltflächen. In Laborversuchen wird die Zusammensetzung des Asphalts optimiert und anhand von genormten Prüfmethoden getestet. Für die Asphaltmischanlage werden die Parameter Mischtemperatur, Mischdauer und Mischergeometrie optimiert. Recycling-Asphalt wird auf einer Musterfläche eingebaut und unter realen Bedingungen getestet. Die Ergebnisse des Projektes sollen eine Baustoffzulassung für einen RC-Asphalt ermöglichen.

Ergebnisse der 7. und 8. Ringanalysen im Rahmen der BZE

Das Projekt "Ergebnisse der 7. und 8. Ringanalysen im Rahmen der BZE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Institut für Forstökologie und Walderfassung durchgeführt. Am BFH-Institut werden die Arbeiten zur bundesweiten Waldbodenzustandserhebung koordiniert. In diesem Zusammenhang wird durch die Bund-Laender-AG Forstliche Analytik - u.a. im Hinblick auf eine Folgeinventur zur bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) - die Harmonisierung forstlicher Analyseverfahren vorangetrieben. Mittlerweile liegen die Ergebnisse der 7. und 8. Ringanalysen zur BZE-Analytik vor. Die 7. Ringanalyse hatte zum Ziel, die verschiedenen Gesamtaufschlussverfahren fuer Mineralboden- und Humusproben zu standardisieren. Fuer diesen Zweck wurde eine von Ruppert und Koenig entworfene Arbeitsvorschrift mit einheitlichen HF/HNO3/HClO4- Rezepturen an 4 Humus- und 6 Mineralbodenproben von 16 Labors getestet. Insbesondere fuer die Elemente Cu, Ni, Cd, As, Cr und Co wurde eine sehr hohe Variabilitaet zwischen den Ergebnissen der beteiligten Labors festgestellt. Der Vergleich der Ergebnisse mit denjenigen der parallel durchgefuehrten Roentgenfluoreszenz- und ISE-Bestimmung sowie die nachfolgende Ergebnisdiskussion ergaben, dass nicht alle Labors das Probenmaterial vollstaendig aufgeschlossen hatten. Zusaetzlich hatten sich sowohl beim Abrauchen der Proben als auch beim Messen der Aufschlussloesungen einzelner Labors Probleme eingestellt. Als Konsequenz wurde vereinbart, die Ringanalyse unter Beruecksichtigung der Diskussionsanregungen, d.h. mit einer Methodenvorschrift, die von allen Labors erfuellt werden kann, zu wiederholen. Zu diesem Zweck wurden fuer die inzwischen laufenden Ringanalysen 9 und 10 Totalaufschlussvarianten mit bzw. ohne HClO4 definiert. Im Rahmen der 8. BZE-Ringanalyse wurde die C-, N-, S-Bestimmung in Mineralboden- und Humusproben mittels Elementaranalysator getestet. Ergebnis: Die Ergebnisse weisen eine sehr gute Uebereinstimmung zwischen den beteiligten Labors auf. Die Variationskoeffizienten liegen mit 3 Prozent, 4 Prozent und 7 Prozent fuer C, N und S auf sehr niedrigem Niveau. Lediglich bei geringen N-Gehalten in Mineralbodenproben ist mit groesseren Abweichungen zu rechnen.

Gewinnung von Cenospheres aus Flugasche

Das Projekt "Gewinnung von Cenospheres aus Flugasche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Thermodynamik, Energietechnik und Strömungsmechanik durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Cenospheren sind Partikel, die nach der Verbrennung von Steinkohle in der Asche anfallen. Sie sind hohlkugelförmig und weisen eine Dichte von etwa 300 kg/m3 auf. Die Cenospheren können für verschiedene Zwecke weiterverwendet werden, daher ist ihre Gewinnung sinnvoll. Der wirtschaftliche Erfolg wird vom Aufwand der Gewinnung und dem erzielbaren Marktpreis bestimmt. Mit dem Vorhaben sollte eine Technologie untersucht werden, mit der Cenospheren aus Steinkohlenaschen abgetrennt werden können. Es ist im Rahmen des Vorhabens zu untersuchen, ob die Technologie in der Praxis anwendbar ist. Eine Anwendung des Verfahrens ist für Australien geplant. Hier existieren Kohlekraftwerke, die als Partner für die Cenospherengewinnung in Frage kommen. Bei Anwendbarkeit der Technologie wird ein deutsches Unternehmen für den Einsatz des Verfahrens in Australien sorgen. Fazit: Durch die Förderung seitens der DBU konnte eine Technologie entwickelt werden, die durch eine trockene und eine wasserbasierte Trennstufe zur Gewinnung von Cenospheren aus Steinkohlenasche führt. Diese Technologie funktioniert in allen berechneten Stufen. Für eine wesentliche Anzahl der Stufen konnte auch der Einzelnachweis der Funktionsfähigkeit der Stufe erbracht werden. Die komplette Funktionsfähigkeit wird erst in einer Pilotanlage nachweisbar sein. Diese Pilotanlage muss an die spezifischen Bedingungen des Einsatzfalles angepasst werden.

Untersuchungen der Loeslichkeit von Gesteinen des Perm und der Trias durch CO2-reiches Wasser

Das Projekt "Untersuchungen der Loeslichkeit von Gesteinen des Perm und der Trias durch CO2-reiches Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie und Lehrstuhl für Hydrogeologie, Hydrochemie und Umweltanalytik durchgeführt. Durch Vergleiche des Mineralstoff- und Spurenmetallgehaltes natuerlicher Tiefenwaesser zwischen Spessart und Vogelsberg im Westen und Thueringer Wald im Osten mit dem Mineralstoffgehalt kuenstlich hergestellter Waesser soll der geogene Hintergrund ermittelt werden. Zur Herstellung der kuenstlichen Waesser werden Gesteinsproben aus dem Perm und der Trias metallfrei gemahlen. Die Proben werden im CO2-Gas durchsprudelten Wasser aufgeschlaemmt. Vergleichende Spurenbestimmungen werden zum Ausgangsmaterial durchgefuehrt. Untersucht werden im Wasser: Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO2-, NO3-, HCO3-; Wasser und Gestein: Cr, Mn, Fe, CO, Ni, Cu, Zn, Sr, Cd, Pb, (Hg).

Transport von Kohlenstoff und Mineralen in den grossen Fluessen der Welt

Das Projekt "Transport von Kohlenstoff und Mineralen in den grossen Fluessen der Welt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Geologisch-Paläontologisches Institut durchgeführt. General Information: Of the proposed project will pursue: (1) an updating of the carbon transport of the world's largest rivers by own monitoring as well as integration of data from other sources; (2) a review of the organic carbon in the ocean and its relation to the inorganic carbon, its sources and sinks. This includes cooperation in the parameterisation of the c-fluxes necessary for the ocean circulation model group 1; (3) the edition of bibliographies covering special parts of the carbon cycle and collection of this literature; (4) the updated presentation of the carbon cycle under special consideration of Europe and under increased temperature conditions.

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