Primäre und sekundäre Rohstoffaufbereitung

In der 2. Novemberwoche findet seit vielen Jahren im Hörsaal des Gründer- und Innovationszentrums Freiberg (GIZEF) die Tagung „Aufbereitung und Recycling“ statt, veranstaltet von den wissenschaftlichen Vereinen UVR e.V. und FIA e.V. Freiberg unter wesentlicher Mitwirkung der UVR-FIA GmbH. Die Resonanz der Veranstaltung war ausgezeichnet (Bild 1), sichtbar an der Teilnehmerzahl von mehr als 150 Fachleuten aus Deutsch­land und weiteren Ländern Europas. Neben 25 Vorträgen von namhaften Ver­tretern von Firmen und Forschungs­ein­richtungen, wurden zusätzlich zahlreiche Poster und Präsen­tationen gezeigt. Schwerpunkte der diesjährigen Tagung waren aktuelle Probleme der primä­ren und sekundären Rohstoff­aufbereitung sowie des Recyc­lings von wertvollen Inhalts­stoffen. Nach den Vorträgen war jeweils Zeit für die Diskussion gegeben. Besonders zu erwähnen ist dabei, dass der Nestor der deutschen Aufbereiter, Prof. Heinrich Schubert, sich sehr aktiv mit wertvollen Hinweisen betei­ligte.

Nach der Eröffnung der Veranstaltung durch den Geschäfts­führer der UVR-FIA GmbH Freiberg, Herrn Dr.-Ing. Morgenroth, wurden in einem ersten Vortrags­komplex neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Mahlung vorgestellt. Prof. Tomas (Bild 2) und Koautoren (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Mechanische Verfahrens­technik) berichteten in ihrem Beitrag „Erzeugung ultrafeiner Produkte durch Zerkleinerung“ über die Problematik der Herstellung von Nanopartikelsuspensionen, wobei Fällungskristallisation und Zerkleinerung gegenüber gestellt wurden. In beiden Prozessen ist die Vermeidung der Agglo­meration bei der Erzeugung ultrafeiner bis nanoskaliger Partikel ein wesentlicher Mikroprozess. Dabei kommen Elektrolyte zum Einsatz, deren Wirkung auf der Abstoßung gleichsinnig geladener elektrochemischer Doppel­schichten zwischen den benachbarten Partikeloberflächen beruht. Als Alter­native können polar/unpolar aufgebaute Tensidmoleküle zugesetzt werden, die auf den Oberflächen adsorbiert werden und deren unpolare Kohlen­wasser­stoffketten in das Dis­persionsmittel reichen und als „Abstandshalter“ zwischen den benachbarten Partikeln eine sterische Abstoßung bewirken. Die Auswahl eines geeigneten Mühlentyps hängt von den Material­eigen­schaften wie Härte, Form und Korngröße ab und wird außer­dem durch die Anforde­rungen an das Endprodukt z.B. be­­züglich Feinheit, Kornform, Produk­tions­leistung und Rein­heit bestimmt.

Die energiesparende Mahlung anorganischer Hartstoffe und feinster Mineralmehle sowie die Möglichkeit zur trockenen Herstellung von Submikronpartikeln war Thema des Beitrags „Rührwerkskugelmühle mit integrier­tem Sichter zur trockenen Feinstmah­lung“ von Dr. Stein und Dipl.-Ing. Droop (Hosokawa Alpine AG, Augsburg). Diese mit kleineren Mahlperlen zwischen 1 und 10 mm betriebenen Mühlen eignen sich für die Feinstmah­lung bis in den Submikronbereich, da durch eine große Bean­spruchungsenergie und durch die hohe Anzahl kleiner Mahl­körper die für einen wirtschaftlichen Betrieb notwendige Beanspruchungshäufigkeit erzeugt werden können. Alle Feinst­mühlen werden im Kreislauf mit einem Sichter betrieben. Mit der heutigen Mahl- und Sicht­technik können Korngrößenverteilungen mit einem Ober­korn von 2–3 µm hergestellt werden. Es gibt unterschiedliche Bauarten mit stationärer oder zirkulierender Mahl­per­lenschüttung und mit verschiedener Anordnung des Sich­ters. Die neuentwickelte Rührwerkssichtermühle „Pulvis“ bietet durch den integrierten Feinstsichter eine ausgesprochen kompakte Bau­form mit überschaubarer Anlagenperipherie.

Über langjährige Erfahrungen bei der Auslegung und beim Betrieb von „Nassmahlanlagen zur Produktion von Ab­sor­bersuspension für Nass-Rauchgasentschweflungsanlagen an Großkraftwerken“ berichtete Dipl.-Ing. Ebner (EMT Consulting, Wien). Ziel ist dabei das Erzeugen von hochreaktiven Dispersionen zur SO₂-Abscheidung, wobei ein Minimum an Rest-CaCO₃-Gehalt im REA-Produkt Gipsstein enthalten sein soll, um für die Verwendung als Baustoff gute Qualitäten zu erreichen. Suspensionsfeinheiten von P80 = 20-25 µm und konstante Suspensionsdichten von 25-30 Gew.-% Feststoff werden mit Mahlkreiskonzepten mit 1- oder 2-stufiger Zyklonklassierung erreicht, wobei gegebenenfalls mit Vorbrecher gearbeitet werden muss. An konkreten Beispielen von Betriebsanlagen wurden die verschiedenen Möglichkeiten diskutiert. Verbesserte Hydro­zyklon­technik und genauere Suspensions­dichte-Mess­methoden ermöglichen dabei effektivere Technologien.

Der Beitrag von Dipl.-Ing. Kroog (BT-Wolfgang Binder GmbH, Redwave sorting technology, Gleisdorf/Österreich) über „Redwave^® Sortie­rungs­technologie“ zeigte die bisherigen Erfahrungen in der Sensor ge­stützten Mineral-Sortierung auf und erörterte die Möglichkeiten der neuesten Generation von automatischen Sortiermaschinen mit den besonderen Schwerpunkten in der NIR (near infrared) und der X-RAY-Fluoreszenz Erkennung. In der Industrie werden Mineralien, Edelsteine und Erze noch häufig von Hand sortiert, besonders in China, Indien sowie Südamerika. Mit Sortiermaschinen und Sensortechnologien wird eine auto­matische Trennung von trockenen Mineralien und Gesteinen als Alternative zur konventionellen „Nass“-Verarbei­tung erreicht.

Lagerstätten fast aller wichtigen In­dustriemineralien sind immer schwerer zu erschließen, werden ärmer und in­homo­gener. Von Dipl.-Ing. (FH) Zeiger (Mogensen GmbH & Co. KG, Wedel) erfolgte eine „Technische und wirtschaftliche Betrachtung des opti­schen Sortiersystems Mogensen MikroSort für die Aufbereitung von Industriemineralien“, mit dem die Betriebskosten sehr effektiv gesenkt, die Leistungsfähigkeit der Anlagen erhöht und die Produktqualität deutlich verbessert werden konnte. Zeiger ging neben den allgemeinen Prinzipien des Verfahrens auch auf die für unterschiedliche Materialien zutreffenden Besonder­heiten ein. Ein Schwer­punkt ist dabei die für ein genaues und reproduzierbares Ergebnis notwendige Vorbe­handlung der zu trennenden Materialien durch für einen Aufschluss der Mineralien angepasste Zerkleinerung, Sie­bung, Waschen oder Druckluft­reinigung, um die Verbesserung der optischen Erkennung zu erzielen. An konkreten Anwendungen für Technologien zur Aufbereitung von Kalzit, Magnesit und Branntkalk wurde dies untermauert (Bild 3).

Dipl.-Ing. Bruder (Derrick Corp., Hirschau) gab Informationen zum „Einsatz von Derricksiebmaschinen in Mahlkreisläufen“ (Bild 4). Die Firma ist ein auf die Klassierung von feinen Feststoffen aller Art spezialisierter Hersteller von Nass- und Trocken­siebmaschinen. Spezielle Konstruk­tionen der Siebmaschinen, hohe Fre­quenzen bei niedrigen Amplituden kombiniert mit großen offenen Sieb­flächen mit so genannten Pyramiden­siebbelägen aus PUR erlauben eine kom­pakte Bauweise der Siebe und garantieren hohe Leistun­gen und gute Produktqualitäten.

Im Rahmen eines von der Arbeits­gemeinschaft industrieller Forschungs­vereinigungen e.V. (AiF) geförderten Projektes, das gemeinsam durch die GPI Lübbenau, der Fachgruppe IV.3 Abfallbehandlung und Altlastensanierung der BAM Berlin sowie dem Lehrstuhl Mechanische Verfahrens­technik der BTU Cottbus ausgeführt wird, wurde eine neue Technologie für das Recycling von Photo­voltaik-Dünnschichtmodulen auf Basis Cadmium-Tellurid (CdTe) und Kupfer-Indium-Disulfid/-selenid (CIS) entwickelt. In einem Beitrag von Dr. Wolf (GP innovation GmbH, Lübbenau) und Ko­autoren aus den beteiligten Institutionen wurde zunächst über „Recycling von Photovoltaik-Dünn­schichtmodulen mit Hilfe eines Vakuum-Saugstrahl­ver­fahrens“ berichtet (Bild 5). Dabei erfolgt ein mechanisches Abtragen der Halbleiterschichten bei gleichzeitiger Dekon­tamination des Trägerglases und eine mechanisch-pneumatische Ab­scheidung und Aufkon­zentration der in den Schichten enthaltenen Wertstoffe.

Ergänzt wird das Verfahren mit einer weiteren Prozessstufe, der „Nassmechanischen Aufbereitung von Photovoltaik- Dünnschichtmodulen mittels Flotation“, über die Dipl.-Ing. Andrea Bredow und Koautoren (BAM Berlin) informierten. Die Flotation wurde an den Materialien durchgeführt, die in der von GPI und BTU konstruierten Versuchsanlage während des Saugstrahlens und der trockenmechanischen Separierung im Lamellenwindsichter, Zyklon und Industrie­sauger ausgetragen wurden. Es handelte sich dabei um Gemische aus Strahlmittel, Trägerglas und Halb­leiter/Kontakt­materialien. Die Flotations­versuche wurden mit einer Labor-flotationseinrichtung durchgeführt, die ein Rotor-Stator-System mit integriertem Fingerrührer besitzt. Aus Vor­versuchen erwies sich Kaliumamylxanthat (KAX) als das am besten geeignete Flotations­mittel. Bereits mit Hilfe der einstufigen Flotation konnte eine relativ gute An­rei­cherung von Halbleiter- und Kon­takt­elementen erreicht werden. Im Ergebnis der Zweistufenflotation zeigte sich, dass im Verlauf der Bearbeitungs­stufen vom Aus­gangsmaterial über die erste und zweite Flotationsstufe die Konzen­trationen der Wertstoffe Indium, Selen und Kupfer kontinuierlich zunahmen und es jeweils zu einer Verdopplung der Konzentrationen im Ergebnis der zweiten Flotationsstufe gegenüber dem Aus­gangsmaterial kam. Auf der Grund­lage dieser Projektergebnisse erscheint eine wirtschaftliche An­wendung der entwickelten Technologie aussichtsreich.

Der Geschäftsführer der UVR-FIA GmbH Freiberg, Dr.-Ing. Morgenroth (Bild 6), berichtete in seinem Beitrag „Untersuchungen zur flotativen Auf­bereitung von Roh­stof­fen“ über ausgewählte Ergebnisse der Industrie­forschung bei der UVR-FIA GmbH aus den vergangenen 5 Jahren. Die Aufbereitung von Rohstoffen war schon immer eine wesentliche Arbeits­richtung der Firma. Im Ergebnis jahrzehntelanger Arbeiten zur Verfah­rens­entwicklung und verfahrenstechnischer Betreuung von Aufbereitungs­anlagen existieren de­tailliertes Wissen und um­fangreiche Erfahrungen zur flo­tativen Aufbereitung von NE-Metall-Erzen (Kassiterit, polymetallische Sulfid­erze, Golderze) und Industriemineralen (Spate, Dolomit, Kalkstein, Quarzrohstoffe u.a.). Dazu gehören die Auswahl von Rea­genzien für die Flotation wie auch die Übertragung der Ergebnisse von Labor­flotationsversuchen auf die großtechnische Flotation von Rohstoffen.

Mit dem Vortrag von Dr.-Ing. Jungmann (CALA Aufberei-tungstechnik GmbH & Co. KG, Herzogenrath) „Auf­be­rei­tung von Stahlwerksschlacke (SWS): Bieten ­trockene Verfah-ren höherwertigere Verwer­tungs­möglich­keiten?“ wurde ein aktuelles Problem der Nutzung von sekundären Roh­stoffen angesprochen. In Deutschland fallen jährlich etwa 6-7 Mio. t Stahlwerksschlacken an. Aus diesen Schlacken werden 65-70 % als Baustoffe relativ geringwertig verwendet und ein Anteil von ca. 10 % immer noch deponiert. Am Beispiel einer vollständig mit trockenen Ver­fahren ausgeführten Schlackebehandlung wurde gezeigt, ­wel­che Möglichkeiten sich einerseits beim Metallausbringen und andererseits auf der Verwertungsseite bieten. Dabei ist das Ziel, die Stufen optimaler Schlackenabguss, selektiver Schlackenaufschluss, Sortierung durch Sensortechnik und Dichte­trennung sowie Verwertung des freigelegten Neben­produktes (Schlacke) als Bauzuschlagstoff unter optimalen ökologischen und ökonomischen Bedingungen aufeinander abzustimmen.

Im Vortrag „Modellierung und Simulation einer Abfallauf-bereitungsanlage zur Herstellung von Sekundärbrennstoffen“ wurde von Dipl.-Ing. Platzk (Bild 7) und Prof. Kuyumcu (FG Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung, Tech­nische Universität Berlin) auf die wegen der Hetero­genität des Stoffgemisches und der Vielzahl an Einfluss-größen äußerst schwierige mathematische Beschreibung der Prozes­se hingewiesen. Mit Hilfe mo­derner Feststoff-Fließschema-Simula­toren wurden Modelle entwickelt und programmtechnisch umgesetzt, wobei die mechanischen Grundprozesse Klassie­rung und Sortierung (Wind­sichtung, Magnet- und Wirbel­stromscheidung) sowie Zer­kleinerung (Prallzerklei­ne­rer) und Agglomeration (Press­agglomeration) einbezogen werden. Zur Modellierung des dispersen Stoffsystems wird eine Einteilung in eine flüssige und eine feste Phase vorgenommen, wobei letztere in mehrere hochkalorische Stoff­gruppen sowie in inerte Stoffgruppen unterteilt wird. Jeder Stoffgruppe sind nichtverteilte und verteilte Merk­male sowie voneinander ab­hängige Merkmale in einer Attributs­matrix zugeordnet. Stoffgruppenübergreifende Merkmale sind Gesamt­massenstrom, Temperatur und Druck. Als Qualitätsmerkmal für das Produkt Sekundärbrennstoff wird der Heizwert herangezogen. Die Simulationsrechnung für die Gesamt­anlage führte zur Ermittlung der Quantität und der Qualität des produzierten Sekundärbrennstoffes sowie wei­te­rer Aufberei­tungsprodukte. Variationen von Prozess­parametern ergaben signifikante Einflussgrößen auf die Produktqualität und so­­mit die Möglichkeit zur Optimie­rung des Gesamtprozesses.

Der Vortrag von Dr.-Ing. Suhendra und Koautoren (Bundesanstalt f. Materialforschung und -prüfung – BAM, Berlin) „Granulierung von Klär­schlammaschen zu­sammen mit Biomasseaschen und industriellen Neben­produkten zur Her­stellung von Volldünger” be­­schäftigte sich mit der Rück­gewinnung von Phosphat aus Aschen der Abwas­seraufberei­tung und Nutzung als Dünge­mittel mit hohem Gehalt an Phosphor, Stickstoff und Kalium. Schwerpunkt ist dabei die für den Transport und die Nutzung erforderliche Granulierung der Produkte. Bei dem Verfahren wer­den neben den Aschen aus der Abwasseraufbereitung weitere industrielle Nebenprodukte (Aschen aus Biomassen und Am­moniumsulfat) als Quellen für P, N und K eingesetzt. Die Granulation erfolgt in Intensivmischern und die Qualität der Granalien wird über die Zusammensetzung der Hauptkomponenten und die Festigkeit bewertet.

Dipl.-Ing. Steiger (Flottweg AG, Vilsbiburg) berichtete über den „Einsatz von Dekantierzentrifugen in der Aufbereitungs- und Recyclingindustrie“. Mit den unter den Markennamen Decanter, Tricanter^® (3-Phasen-Dekanter) und Sorticanter^® eingeführten Geräten stehen Zentrifugen zur mechanischen Trennung von Gemischen aus ineinander unlöslichen festen Stoffen und Flüssigkeiten von unterschiedlicher Dichte zur Verfügung. Gerade bei mechanischen Trenn­aufgaben in der Aufbereitungs- und Recyclingindustrie ist die Güte der Trennung oft entscheidend für die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Verfahren. Dekanter werden zur kontinuierlichen Ab­scheidung von suspendierten Feststoffen aus Flüssigkeiten, Klärung von Flüssigkeiten, Klassie­rung von Fein­pigmenten, usw. eingesetzt. Mit einem Tricanter^® (3-Phasen-Dekanter) ist eine kontinuierliche Dreiphasentrennung möglich, d.h. die simultane Trennung von zwei nicht ineinander lösli­chen Flüssigkeiten und einer Fest­stoff­phase. Voraus­setzung ist, dass die Flüssigkeiten unterschiedliche Dichten haben und die Feststoffe als spezi­fisch schwerste Phase vorliegen. Der Sorticanter^® ist eine spezielle Zentrifuge zur kontinuierlichen Trennung von Feststoffen mit unterschiedlichen Dich­ten aus einer Flüssigkeit. Dabei muss die eine Feststoff­phase eine höhere und die andere Feststoffphase eine niedrigere Dichte als die Flüssigkeitsphase haben. An­wendungs­beispiele aus der Aufbe­rei­tungs- und Recycling­industrie, z.B. Auf­bereiten von Bohrspülungen, Her­stellung von Pig­menten und Füll­stoffen, Konzentrieren von Suspen­sionen mit Erzen und Abraum u.a.m. wurden vorgestellt.

Der Beitrag von Dr. Sandra Birtel (Inst. für Mineralogie, TU Bergakademie Freiberg) „Geometallurgie – zur nachhaltigen Nutzung von Mineralressourcen“ war Ausgangs­punkt einer interessanten Diskussion über diese in Deutschland bisher unter diesem Begriff nur wenig bekannte interdisziplinäre Forschungsrichtung im Schnittfeld von Geowissenschaften, Aufbereitung, Metallurgie und Werkstoffwissenschaften. Es wird dabei ein Transfer der relevanten Daten zwischen allen Prozessschritten, begleitet von einer geologischen Beurteilung des abgebauten Lagerstättenkörpers, um eine optimale Nutzung des Wertstoffinhalts einer Lagerstätte zu erreichen. Wesentliche Hürden auf dem Weg zur Umsetzung der Geometallurgie in der Rohstoffindustrie sind die starke Disziplinarität in der Rohstoffindustrie, die zu erheblichen Kommunikationslücken zwischen den Vertretern einzelner Prozessschritte führt. Oftmals fehlen auch die prozessrelevanten quantitativen Datensätze zur Mineralogie und zum Gefüge der Rohstoffe (Erze) und Aufbereitungsprodukte. Nicht nur die Konzentration, sondern lokal variierende Mineralgesellschaft und Gefüge bestimmen die optimale Aufbereitung, den notwendigen Energieverbrauch und den wirtschaftlich gewinnbaren Anteil. Ziel der Geometallurgie ist es, statistisch repräsentative Datensätze zur Mineralogie und zum Gefüge im Kontext der Geometallurgie zu erzeugen und zu nutzen, um die Abbauplanung und Verarbeitung zu optimieren, das Ausbringen der Erzminerale zu erhöhen, den Energieverbrauch (insbesondere beim Brechen und Mahlen) zu minimieren, die Verfügbarkeit von großtechni­schen Anlagen in Bergbau und Aufbereitung zu maximieren, und die umweltgerechte Lagerung der Rückstände zu sichern.

Von Problemen der dauerhaften Sicherung der Rohstoff­versorgung unter Beachtung der Umweltaspekte handelte der Vortrag „Seltene Metalle mit strategischer Bedeutung – Life Cycle Strategien“ von Dr. Palitzsch (Loser Chemie GmbH, Hainichen). Die grundlegende Voraussetzung dafür ist eine effiziente und umweltschonende Materialnutzung – von der Rohstoffgewinnung bis zur Abfall­bewirtschaftung (Bild 8). Das vom BMBF in Zusammenarbeit mit dem Freistaat Sachsen geförderte Innova­tionsforum „Life-Cycle-Strategien und Recycling für Seltene Metalle mit strategischer Bedeutung“ möchte solche Abfallverwertungsstrategien entwickeln, um einen Beitrag zum verantwortungsvol­len Umgang mit begrenzten Ressour­cen zu leisten. Das Haupt­interesse richtet sich dabei auf innovative Produkte z.B. Dünn­schicht­photo­voltaik-Abfälle auf Basis CdTe oder Indium, seltene Erden von Leucht­stoffen/Energie­sparlampen und Kata-lysatoren (Platin­gruppe). Darüber hinaus wurde auf wei­tere Geschäftsfelder der Loser Chemie GmbH, z.B. der Produktion, Entwicklung und Ver­mark­tung von chemischen Produkten rund um das Gebiet der Wasserchemie und die Entwicklung von Verfahren für die Abwasser- und Abfall­behandlung, aufmerksam gemacht.

Kapazitätssteigerung der Stahlproduktion im Stahlwerk Linz der Voestalpine AG erfordert aufgrund des begrenzt erweiterbaren Hochofenvolumens Eisenerzkonzentrate mit höherem Eiseninhalt. Über „Pelletierung von Magnet­produkten aus calciniertem Spateisenstein – Grundsätzliches, Versuchs- und Prüftechnik, Ergebnisse“ wurde von Dipl.-Ing. Dr. mont. Böhm (Lehrstuhl für Aufbereitung und Ver­ed­lung, Montanuniversität Leoben) berichtet (Bild 9). In einem temperaturkontrollierten thermischen Prozess („Steiner-Prozess“) wird unter Nutzung der unterschiedli-chen Karbonat-Calcinierungstemperaturen des Wertminerals Spateisenstein (Fe, Mg, Ca, Mn)(CO₃) mit 42 % Fe und des Gangartminerals Ankerit (Mg, Ca, Fe, Mn)(CO₃) mit 12 % Fe selektiv Spat­eisenstein zu ferromagnetischem Ferrit umgewandelt, während Ankerit paramagnetisch bleibt. Der < 0,8 mm aufgeschlossene Ankerit lässt sich ver­hält­­nis­mäßig einfach durch ­trockene ­Schwach­feldmagnetscheidung ab­trennen. Das Magnetkonzentrat mit 54 % Fe-Gehalt, ist in dieser Dispersität aber weder für den Transport noch für den Einsatz im Hochofen geeignet. Pelle­tierung führt zu einem verwertbaren Produkt. Die bisherigen Ver­suchs­ergebnisse wurden vorgestellt und der Einfluss von Additiven (Koks), organischen und anorganischen Binde­mitteln sowie der Wasseranspruch diskutiert.

Für die Verfahrensauswahl ist die Beantwortung der Fragen nach dem Mineralbestand, den Verwachsungsverhältnissen und den Eigenschaften der zu trennenden Minerale – wie Dichte, Magnetisierbarkeit oder Oberflächen­eigenschaften – von größtem Interesse. Eine besondere Bedeutung hat dabei die „Messtechnische Erfassung der Porosität im Rah­men der Rohgut-Charakterisierung“, über die Dipl.-Ing. Dr. mont. Stadtschnitzer und Prof. Dr. Flachberger (Lehr­stuhl für Aufbereitung und Veredlung, Montanuniversi­tät Leoben) berichteten. Die Reindichte eines Stoffes bezieht sich auf die porenfreie Substanz, die Rohdichte hingegen schließt das gesamte Porenvolumen in die Berechnung mit ein, sodass sich im Vergleich zur Reindichte geringere Werte ergeben. Das gesamte Poren­volumen wird in die geschlossene Porosität und in die offene – von Fluiden infiltrierbare – Porosität eingeteilt. Mit dem Helium-Gaspykno­meter kann das Volumen von Körnern inklusive der geschlossenen Porosität bestimmt werden. Zur Bestimmung der Reindichte muss diese durch Zerkleinerung vollständig aufgeschlossen werden. Soll die Rohdichte bestimmt werden, muss das einhüllende Volumen der porösen Körner ermittelt werden. Dazu ist ein Pyknometer (z.B. GeoPyc 1360) geeignet, das als „Fluid“ nicht in die Poren der Probe eindringt. Am Beispiel einer europäischen Fluss­spat-Schwerspat-Lagerstätte konnten mit Hilfe dieser Messmethoden teilweise hohe Porositätswerte festgestellt werden, die in der Grobkorn-Dichtesortierung auftretenden Fehl­austräge des Flussspates erklären. Die Untersuchungen zur Feinkorn-Dichtesortierung zeigen, dass auch in diesem Korn­größenbereich der Einfluss der Porosität stark ausgeprägt ist. So konnte durch die Vorschaltung einer Strom­klassierung zwar die Abtrennung von Schwerspat im Schwer­gut verbessert werden, allerdings war eine Trennung von Flussspat und Gangart trotz optimaler Rohgutvorbereitung bei porösen Flussspatkörnungen nicht möglich. Als alternatives Trenn­verfahren im Feinkornbereich konnten aber mit der Elektroscheidung beachtliche Ergebnisse erzielt werden.

Der Vortrag von Dr.-Ing. Alexandra Pehlken (Universität Bremen) „Sekundärrohstoffe als Lagerstätten – Ein Beitrag von Aufbereitungsprozessen zur Nachhaltigkeit“ befasste sich mit der Modellierung und Vorhersage von Sekundär-rohstoffen aus Recyclingprozessen. Am Beispiel des „open loop“ Recycling, in dem sekundäre Materialströme nicht in der gleichen Anwendung eingesetzt werden (Altreifen zu Autoreifen), sondern in neuen Bereichen (Altreifen zu Kunstrasen) verwendet werden, wurde die Problematik illustriert. Durch die Eigenschaften der jeweiligen Materialströme können die weiteren Einsatzmöglichkeiten bestimmt sein, die je nach Qualität der Materialströme als „upcycling“ oder „downcycling“ zu bewerten sind.

Dipl.-Ing. Heinicke und Koautoren (Polysius AG, Beckum) informierten in ihrem Beitrag „Untersuchung zur Auf­bereitung mittels Minerals Liberation Analyser“ über diese neue Analysemethodik. Dabei werden von der in Epoxidharz eingegossenen und angeschliffenen Probe Rasterelektronen-mikroskopaufnahmen gemacht. Die Graustufen des Back Scatter Electron Bildes (BSE) werden analysiert und von jedem Partikel ein Röntgenspektrum mit Hilfe eines EDX Detektors aufgezeichnet sowie mit einem leistungsfähigen Softwarepaket ausgewertet. Aus der Analyse können Aussagen zur mineralogischen Ge­samtzusammensetzung der Probe, zur chemischen Einzel­zu­sam­mensetzung, zur Ver­teilung der Elemente in den Mineralien, der mittleren und der mineralspezifischen Korn­größen­verteilung, der Verbindung einzelner Minerale miteinander und dem Auf­schlussgrad des Wert­minerals getroffen werden. Im Vortrag wurde über verschiedene Einsatzbereiche des Verfahrens, Fehler der Analyse­methodik sowie ausgewählte Ver­suchsergebnisse berichtet.

Prof. Dr.-Ing. Gock (Bild 10) und Koautoren der TU Clausthal, des CUTEC-Instituts Clausthal sowie von ProGENF UG, Werdohl stellten ein neues „Verfahren zur Bypass-Vorentzinkung von Stahlschrotten“ vor. Mit der welt­weiten Einführung des Korrosionsschutzes von gering legier­ten Automobilblechen durch Verzinken, haben sich insbesondere in der Gießereiindustrie Versorgungsengpässe für legierungsfreie Stahlschrotte ergeben. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Verbundprojektes (FKZ: 033R021) mit Partnern aus Forschung, Automobilindustrie, Zink­metallurgie, Schrotthandel, Gießereiindustrie und Anlagenbau wurde ein neues saures Vorentzinkungsverfahren entwickelt und eine Pilotanlage mit einem Durchsatz von 1 t/h im CUTEC-Institut in Betrieb genommen. Die Entzinkung erfolgt dabei mit Prozesssäure aus der Zinkmetallurgie, die nach der Beladung mit > 110 g/l Zink in den Primärzinkgewinnungsprozess zurückgeführt wird. Im Vergleich zur konventionellen Entzinkung im Elektrostahlwerk mit nachgeschalteter Anreicherung durch den Wälzprozess führt die Bypass-Vorentzinkung, die bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird, zu Energieeinsparungen von ca. 74 % und zu einer Verminderung von CO₂-Emissionen von ca. 88 %.

Bei verschiedenen Abfallgemischen, insbesondere Filter­stäu­ben, Aschen, Platinenshreddergut sind Metalle und Edel­metalle in unterschiedlichen Konzentrationen und Partikel­größen enthalten, wobei bisher von den feinen Par­tikeln (< 1 mm) nicht immer der angestrebte Rückge­winnungsgrad erreicht werden konnte. Dipl.-Ing. Bräumer (mbb Ingenieur­büro für Aufbereitungstechnik, Bendorf) zeigte, dass mit „mbb – FMR 3-stufiges Verfahren zur Rückgewinnung feiner Metallpartikel“ eine Kosten sparende, kompakte und verschleißarme Technik entwickelt wurde, wobei weniger Metallverluste sowie eine Entlastung der Filter beim Ein­schmelzen und höhere Schmelzleistung erreichbar sind. In einer ersten Stufe erfolgt der Aufschluss durch nasse Fein­mahlung in einer Vertikal­setzmaschine, die ähnlich einer Rohr­schwingmühle mithilfe von Mahlkörpern die Verbunde weitest­gehend auflöst und die Fasern zerkleinert. Dadurch wird eine effektive schwerkrafttechnische Separation in den folgenden Verfahrensschritten möglich. Im geschlossenen Was­serkreislauf wird der Abrieb der Mahlkörper als Schwer­trübe genutzt. In der zweiten Stufe erfolgt Nass­separation durch mbb-Gegenstromzyklone (Crossflow­cleaner), wobei Fasern und Leicht­gut im Überlauf ausgetragen werden. In der dritten Stufe erfolgt die Aufkonzentration zu einem schmelzwürdigen Metallkonzentrat mittels MGS (Multi-Gravity-Separation), d.h. einem in sich rotierenden Stoßherd.

Über „Agglomeration mit Pelletiertellern in der Primär- und Sekundär-Rohstoffindustrie“ berichtete Dipl.-Ing. Silge (Haver Engineering GmbH, Meißen). Ausge­hend von der Beschreibung der Grundvorgänge bei der Auf­bauagglo­me­ration wurden die Vorzüge bei der Anwendung von Pelle­tiertellern vorgestellt. Eine dominierende Anwendung findet das Verfahren bei der Aufbereitung von Eisenerzen. Über die Erfahrungen bei Auslegung, Installation und Be­trieb von großen Anlagen wurde berichtet und durch Videos illustriert. Neben der Anwendung in der Erz- und Mineral­industrie gibt es auch vorteilhafte Möglichkeiten des Ein­satzes z.B. für Baumaterialien, Düngemittel und Filterstaub.

Dr. Narra und Koautoren (Lehrstuhl Aufbereitungstechnik und Veredlung biogener Rohstoffe der Brandenburgisch Technischen Universität Cottbus, von der Fachagentur Nach­wachsender Rohstoffe, Gülzow sowie vom Leibniz Institut für Agrartechnik, Potsdam/Bornim) beschäf­tigten sich mit dem „Vergleich verschiedener Bildanalysesyste­me zur Be­stimmung der Partikelgrößen­verteilung von zerkleiner­tem Stroh und deren charakteristischer Einfluss auf Stabi­lität und Festigkeit von Biomassepellets“. Die Umwandlung von Bio­massen in hochwertige Brennstoffe erfordert eine Vielzahl von vorgelagerten Aufbereitungsschritten. Dabei geht es um die Erzeugung hochfester Pellets in definierter Form, Abmessung, Dichte und Festigkeit, die sowohl bei ­Lager-, Umschlag- und Transportprozessen, als auch beim Einbringen in den Feuerraum entsprechende Stabilität besitzen. Die Partikel­größenverteilung nach der Zerkleinerung ist dabei eine Haupteinflussgröße für die Aktivierung und die Stabilität von Binde­mechanismen während des Pelletierprozesses von z.B. Roggen- und Weizenstroh. Das Ziel sollte es sein, unabhängig von der Aufbereitungsmethode einen Feinanteil von ca. 20-40 % zu erzeugen. Beim Vergleich der Ergebnisse verschiedener Bildanalysesysteme und Korrelation mit den Festigkeiten der erzeugten Biomassepellets ergaben sich allerdings stark voneinander abweichende Messergebnisse.

Dr.-Ing. Trojosky und Dipl.-Ing. Weiß (ALLGAIER Process Technology GmbH, Göppingen) zeigten in dem Vortrag „Trocknung organischer Reststoffe im Wälzbett-Trockner“, dass mit dieser Technologie eine effektive Alternative zu anderen Verfahren gefunden wurde. Organische Reststoffe haben häufig eine sehr hohe Anfangsfeuchte, benötigen lange Verweilzeiten zum Trocknen, sind meistens unförmig in Form und Größe, gelegentlich stark verunreinigt und sind außerdem temperaturempfindlich, brennbar, geben flüchtige Bestandteile ab oder bilden explosible Stäube. Verwendet werden bisher meistens Trommeltrockner, Bandtrockner und vereinzelt auch Fließbett-Trockner. Alle diese Trockner­bauarten weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Dazu ge­hören nicht ausreichende Verweilzeit, teilweise Überhit­zung des Produktes, schlechte Verwendbarkeit von Nieder­tem­peraturabwärme, schlechte Produktdurchmischung und aufwändige Ausführung. Diese Nachteile wurden mit dem zum Patent angemeldeten Wälzbett-Trockner (engl. „Rolling Bed Drier“) überwunden. Das zu trocknende Gut wird nun ständig gleichmäßig durchmischt und verweilt trotz relativ geringer Baugröße lange. Stark unterschiedlich geformte oder sperrige Feststoffe wie z.B. Zweige, Äste, Rinde und Blätter in Grünschnittmaterial oder un­gleichmäßiges Holzhackgut werden durch den neuen Trockner zuverlässig verarbeitet. Zusätzliche Effekte können dadurch erzielt werden, dass verschmutze Hackschnitzel oder Grünschnitt mit der Abluft entstaubt und außerdem feinteilige Schwerfraktionen wie z.B. Sand durch den Luftanströmboden hindurch abgesiebt werden. Im Vortrag wurde über ein aktuelles Projekt zur Herstellung von Ersatz­brennstoffen berichtet.

„Brand- und Explosionsschutz an Entstaubungsanlagen nach VDI 2263 und darüber hinaus. Löschen bevor es brennt!“ war das Thema des am Schluss der Veranstaltung gehalte­­nen Beitrags von Dipl.-Ing. Saschenbrecker und Dipl.-Ing. Schäckel (Fa. GreCon, Alfeld). Ausgehend von den Vorgaben des Gesetzgebers wurde erläutert, wie die Risikobeurteilungen durchzuführen sind und welche konstruktiven Maßnahmen entsprechend der Ergebnisse erfolgen sollten. Dabei sind nicht nur der Filter selbst sondern auch die Gesamtabsauganlage einschließlich des abzusaugenden Materials zu betrachten und zusätzlich die verschiedenen Betriebszustände der Gesamtanlage. Dazu zählen z.B. auch Ablagerungen des abzusaugenden Materials an der Wand der Rohrleitungen. Mit Hilfe einer rückwärts gerichteten Löscheinrichtung und weiteren technischen Maßnahmen konnte in der Praxis die Wirksamkeit der sog. Rohrbrandlöschung unter Beweis gestellt werden. Die Tauglichkeit verschiedener Löschmittel wie Wasser, CO₂ oder Feinsprühnebel für den Schutz von Entstaubungsanlagen, insbesondere für die Abscheidung von mit Wasser reaktiven Metallstäuben, wurden als Ergebnis einer vergleichenden empirischen Untersuchung präsentiert.

Interessante und neue Informationen konnten die Tagungs­teilnehmer auch in der Posterschau und durch Firmen­präsentationen erfahren. Das Poster von Gudrun Petzold und Dr. Simona Schwarz (Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.) informierte über „Effektivere Aufbereitung problematischer Industrieabwässer durch Anwendung neuartiger Charakterisierungsmethoden“. Dr. Simona Schwarz stellte außerdem gemeinsam mit Koautoren der TU Dresden (Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft) eine „Vergleichende Untersuchung zur Ermittlung der Wirk­samkeit natürlicher und synthetischer Flockungshilfsmittel zur Abwasser- und Schlammbehandlung“ vor. GRAINsoft GmbH (Dipl.-Math. Reinsch) informierte über das Neueste der  Software-Entwicklungen für Zerkleinerungs- und Klassierprozesse sowie Mahlkreisläufe. CeramTec-ETEC GmbH Lohmar entwickelt, produziert und montiert Lö­sungen, bevorzugt aus technischer Keramik, für den industriellen Verschleiß- und Korrosionsschutz in Form von Platten und Steinen oder als monolithische Bauteile und Verbund­konstruktionen. EUROFINS Umwelt Ost GmbH Nieder­lassung Freiberg stellte auch in diesem Jahr ihr Dienst­leistungsprofil zur Feststellung, Messung und Bewertung von Umweltbelastungen in Boden, Wasser und Luft, zur Alt­lastenerkundung und Ökotoxikologie, zum Umwelt- und Qualitätsmanagement, zur Analyse von Boden, Gewässer, flüssigen und festen Produkten u.a. vor. Außerdem vertreten waren die Firmen Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG, Derrick Corp. Hirschau, Atritor-bold-technoconsult Kaiserslautern, HAVER & BOECKER OHG Maschi­nenfabrik Münster, Flottweg AG Vilsbiburg, Loser Chemie GmbH Hainichen, Grecon Greten GmbH & Co. KG Alfeld, Redwave – BT Wolfgang Binder GmbH Gleisdorf, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung – BAM Berlin sowie die gastgebende Firma UVR-FIA GmbH Freiberg.

In seinem Schlusswort dankte Prof. Heegn (Bild 11) als langjähriger Organisator der Jahrestagung allen Autoren der Vorträge, Poster und Präsentationen sowie den an der reibungslosen Organisation beteiligten Mitarbeitern von UVR-FIA GmbH, wie auch den Mitgliedern der verantwortlichen Vereine „Gesellschaft für Umweltverfahrenstechnik und Recycling e.V. Freiberg – UVR“ und „Wissen­schaftlich-technische Gesellschaft für Verfahrenstechnik Freiberg – FIA – e.V.“ für ihren aktiven Einsatz zum Gelingen der Veranstaltung. Die Kurzfassungen der Vorträge sind auf der Internetseite www.uvr-fia.de zugänglich. Die nächste Vor­tragsveranstaltung unter dem Leitthema „Aufbereitung und Recycling“ ist geplant für den 9. und 10. November 2011 in Freiberg, wobei voraussichtlich „UVR-FIA e.V. für Verfahrenstechnik Freiberg“ als Nachfolger der beiden oben genannten Vereine Veranstalter sein wird. Bis Ende Juli 2011 wird um die Anmeldung von Vorträgen und von Poster- und Firmenpräsentationen gebeten. Aktuelle Informationen sind im Internet unter www.uvr-fia.de einzusehen.