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Dünnschlammtrocknung Beim Trocknen nur keinen Staub aufwirbeln

Autor / Redakteur: Reinhold Specht* / Anke Geipel-Kern

Je trockener der Schlamm, desto niedriger ist der Energieverbrauch für die Aufarbeitung von Metallen aus Batterieschlämmen. Eine einfache Rechnung, die eine neu entwickelte Trocknungsanlage nach dem Wärmepumpenprinzip zum Sparschwein für ein Recycling-​unternehmen macht. Mit dem Wärmepumpenprinzip trocknet der Betreiber den Dünnschlamm staubarm und effizient dazu. – 

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Drei Schlammtrockner vom Typ M5 für die Trocknung von insgesamt 3,6 t Schlamm pro Arbeitstag
Drei Schlammtrockner vom Typ M5 für die Trocknung von insgesamt 3,6 t Schlamm pro Arbeitstag
(Bild: Harter)

Ohne Batterien und Akkus gibt es kein Handy, kein E-Auto und auch kein E-Bike. Doch was passiert mit den Kraftpaketen, wenn sie ihr Leben ausgehaucht haben? Früher landeten sie oft auf dem Müll, seit es aber ein Recyclinggesetz gibt, sind die Wiederverwertungsquoten gestiegen und Batterien zum Rohstoff geworden, denen ein Teil der wertvollen Metalle wieder abgerungen wird. Die Analysten von Markets and Markets schätzen, dass der Markt für Batterie-Recycling von 2020 bis 2025 um 6,1 Prozent jährlich wächst von insgesamt 17,2 Milliarden Dollar im Jahr 2020 auf 23,2 Milliarden Dollar bis 2025. Ein spannendes Feld also, in dem sich eine Handvoll Spezialisten aus der ganzen Welt tummelt.

Spezialisten für das Recycling von Batterien

Dazu gehören neben Umicore in Belgien, Glencore in Kanada auch Euro-Dieuze Industrie (EDI). Die Veolia-Tochter aus Frankreich hat sich auf das Recycling von Batterien aus Haushaltsgeräten und für Antriebe von Elektrofahrzeugen spezialisiert. Jährlich werden 6000 Batterien mit einem steigenden Anteil an Elektroauto-Batterien am Standort Frankreich gesammelt, geschreddert, die Wertstoffe gewonnen und in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt. Bei diesem Prozess fallen 1000 Tonnen Dünnschlämme pro Jahr an, die getrocknet werden müssen, um die begehrten Metalle und seltenen Erden heraus holen zu können. Besonders auf Nickel hat es die Veolia-Tochter abgesehen und zur Aufbereitung der Batterien ein hydrometallurgisches Verfahren entwickelt.

Schlammtrocknung senkt Entsorgungskosten

Schlammtrocknung wird in der Regel eingesetzt, weil Unternehmen ihre Entsorgungs- und Transportkosten minimieren wollen. Durch den Wasserentzug werden Gewicht und Volumen des Schlammes um bis zu 60 Prozent reduziert. Das senkt u.U. die Deponiekosten um bis zu 60 Prozent. Der Trocknungsanlagenbauer Harter aus dem Allgäu hat vor knapp 30 Jahren ein besonders energiesparendes Schlammtrocknungssystem auf den Markt gebracht, das hier bis heute eine Marktlücke bedient. Eine interessante Kostenrechnung für so manches Unternehmen.

Bei EDI war die Ausgangslage aufgrund des Recyclings eine andere. In dem Prozess entstehen Metallhydroxidschlämme, die in Kammerfilterpressen entwässert werden. Übrig bleibt ein Filterkuchen, der immer noch eine Restfeuchte von 70 Prozent hat. Um dem Schlamm das Nickel entziehen zu können, ist eine Restfeuchte von nur acht Prozent erforderlich, was eine Schlammtrocknung nötig macht. Eine Herausforderung für das Projektteam bei Harter: Zum ersten mal sah sich der Trocknungsspezialist der Anforderung nach solch einer geringen Restfeuchte gegenüber. In der Regel trocknen Betreiber ihre Schlämme nur bis ca. 75 Prozent Restfeuchte. In diesem Bereich werden die höchsten Volumen- und Gewichtsreduzierungen erzielt. Eine weitere Trocknung ist nicht mehr wirtschaftlich.

Zusätzlich Entstaubung im Trockner

Was bedeutet die Anforderung von EDI für den Bau der Anlage? Dem Trocknerhersteller war bewusst, dass ab einer Restfeuchte von ca. 25 Prozent eine immer stärkere Staubentwicklung einsetzt. Die normalerweise in einem Schlammtrockner eingesetzten Filter würden hier nicht mehr ausreichen. Die Wärmetauscher in der Anlage würden verschmutzen, was letztendlich zu einem Leistungsverlust führen würde. Um das zu vermeiden, entwickelte Harter für das Projekt bei EDI eine eigene Entstaubungseinheit.

Eine Abdichthaube mit neun speziellen Filterpatronen dichtet den Schlammwagen während der Trocknung komplett ab, um die Wärmetauscher des System sauber zu halten.
Eine Abdichthaube mit neun speziellen Filterpatronen dichtet den Schlammwagen während der Trocknung komplett ab, um die Wärmetauscher des System sauber zu halten.
(Bild: Harter)

Eine Schlammtrocknungsanlage besteht aus einem Schlammwagen und einer Entfeuchtungseinheit. Der Filterkuchen wird von der Filterpresse in den Wagen entladen und dort getrocknet. In der Entfeuchtungseinheit wird die erforderliche Prozessluft aufbereitet: extrem trockene Luft.

Im Schlammwagen wartet der Dünnschlamm auf die Trocknung.
Im Schlammwagen wartet der Dünnschlamm auf die Trocknung.
(Bild: Harter)

Diese ungesättigte Luft wird über isolierte Luftkanäle in den Schlammwagen geführt und nimmt die Feuchte dort auf. Der Wagen ist mit einem speziellen Belüftungsboden ausgestattet und die Luftführung ist so konstruiert, dass die trockene Prozessluft gleichmäßig von unten durch den Filterkuchen strömt und diesen nach und nach trocknet.

Die mit Feuchte angereicherte Luft geht zurück in die Entfeuchtungseinheit. Dort wird sie gekühlt, das Wasser kondensiert aus und verlässt als Kondensat die Anlage. Anschließend wird die Luft wieder erwärmt und weiter im Kreislauf geführt. Diese „Kondensationstrocknung mit Wärmepumpe“ ist das einzige System auf dem Markt, das komplett abluftfrei arbeitet.

Energieeffiziente Trocknung erhält staatliche Fördermittel

Heute nutzt EDI drei Schlammtrocknungsanlagen vom Typ M5, mit einem Volumen von 1,5 m3 pro Schlammwagen. Etwa 1,2 Tonnen Schlamm werden pro Anlage täglich verarbeitet. EDI hat drei Kammerfilterpressen im Einsatz. Zu einem Schlammtrockner gehören normalerweise zwei Schlammwagen. EDI hat insgesamt neun Schlammwagen im Einsatz, die rotierend zwischen Kammerfilterpresse, Trockner und Recycling unterwegs sind. Die Trocknungszeit beträgt ungefähr 28 Stunden. Bei regulären Anwendungen liegt diese bei 24 Stunden und weniger. Die Nennleistung eines Schlammtrockners M5 im Produktionsbetrieb liegt bei 15 kW.

Damit die Wärmetauscher nicht verstauben, sitzt nun eine abgeschlossene, gänzlich abgedichtete Einheit auf dem Schlammwagen. In dieser Einheit sind neun spezielle Filterpatronen fest verbaut. Nachdem der Schlammwagen eingefahren wird, legt sich die über Pneumatikzylinder gesteuerte Abdichthaube über den Wagen.

Während der Trocknung strömt die Luft von unten durch den Schlamm, durch die Filterpatronen und oben in die Entfeuchtungseinheit. Die Filterpatronen werden in einem in der Steuerung hinterlegten Zyklus automatisch mit Druckluft gereinigt. Nach der erfolgreichen Trocknung liefert EDI den getrockneten Schlamm an eine Recyclingfirma, die das Nickel heraus gewinnt. Je weniger Feuchte im Schlamm steckt, desto weniger Energie muss für das Recycling verwendet werden.

Eine Rechenaufgabe. Die in den Trocknern integrierte Wärmepumpentechnik arbeitet so energieeffizient und CO2-sparend, dass Harter-­Trockner in Deutschland, Österreich und der Schweiz staatlich gefördert werden.

* * Der Autor ist Geschäftsführender Gesell­schafter der Harter GmbH, Stiefenhofen. Kontakt: Tel. +49-8383-9223-0

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