Umweltschutz ohne gezinkte Karten

Umwelttechnik / Arbeitssicherheit Umweltschutz ohne gezinkte Karten

09.02.2007Redakteur: Redaktion PROCESS

Konsequent und mit viel Engagement der Belegschaft vollzieht eine traditionelle Primärzinkhütte die schrittweise Wandlung zu einem modernen Unternehmen. Durch neue Prozesspfade konnte der Recyclinganteil verdreifacht werden. Verbesserungen gab es zudem im Bereich des Umweltschutzes.

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Innerhalb von rund drei Jahren haben wir den Recyclinganteil unserer Produktion auf inzwischen über 40% verdreifacht“, erläutert Dr. Martin Sickert, Vorsitzender der Geschäftsführung der Ruhr-Zink GmbH in Datteln. Bis vor wenigen Jahren war das zur mg-technologies gehörende Unternehmen noch eine „klassische“ Primärzinkhütte, die aus schwefelhaltigen Erzen in einem mehrstufigen Verfahren hochreines Elektrolytzink als Vormaterial für Bleche sowie für die Verzinkung von Stahl erzeugte.

Bei der sogenannten Röstofenbehandlung werden die Erze mit Luftsauerstoff zu Zink-oxid und gasförmigem Schwefeldioxid verbrannt. Das bei der Reaktion entstehende Schwefeldioxid wird anschließend zu Schwefelsäure umgesetzt und an industrielle Abnehmer verkauft, während die festen Rückstände mit Säure „gelaugt“ werden. Dabei gehen Zink, Kupfer und Cadmium in Lösung, zurück bleiben Zink-Eisen-Oxide, Blei und Silber sowie nichtmetallische Beimengungen.

Nach weiteren Reinigungsschritten entsteht schließlich hochreines Feinzink durch elektrolytische Abscheidung an Aluminiumkathoden. In einem abschließenden Schritt werden die dabei gewonnen Zinkplatten in Induktionsöfen aufgeschmolzen und anschließend zu tonnenschweren Masseln mit so interessanten Bezeichnungen wie „Fisch“, „Jumbo“ oder „Bimbo“ vergossen. Verfahrensbedingt können in der Röststufe jedoch nur rund 10% Recyclingmaterialien zugesetzt werden.

Mehr Recycling gewünscht

„Rund ein Drittel unseres Zinks erzeugen wir inzwischen nicht mehr über die Röststufe“, sagt Ruhrzink-Geschäftsführer Dipl.-Ing. Guido Brötzmann. Voraussetzung hierfür war die Entwicklung eines neuen Prozesspfades für sogenannte Wälzoxide. Dabei handelt es sich um Recyclingmaterial-Konzentrate, die durch Aufbereitung von Stahlwerksstäuben im Wälzrohrverfahren entstehen. Das Zink in diesen Stäuben stammt aus dem Recycling von zinkhaltigen Schrotten, vor allem von verzinkten Blechen und Stahlkonstruktionen, deren Einsatz in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen hat. Da die bisherigen Recyclingpfade bei weitem nicht die erforderliche Kapazität aufwiesen, wurde in Europa ein erheblicher Teil dieses Materials - jährlich knapp 500 000 Tonnen Stahlwerksstäube - in Untertagedeponien entsorgt.

Bei einem durchschnittlichen Zinkgehalt von etwa 27% im Staub entspricht dies einer Gesamtmenge von rund 120 000 Tonnen Zink, die jährlich verloren gingen. Eine direkte Verarbeitung des Wälzoxids in der sogenannten Laugungsstufe war bisher nur eingeschränkt möglich, weil es Chlor- und Fluorverbindungen enthält, die bei der üblichen nasschemischen Aufbereitung zu Störungen führen würden. Prozessbedingt konnte auch in der Röststufe maximal nur rund 10% Wälzoxid beigemischt werden. Eine Primärzinkhütte wie die Ruhr-Zink konnte daher nur einen Bruchteil des anfallenden Recyclingmaterials verarbeiten. Diese Lücke wird durch das bei Ruhr-Zink eingesetzte Verfahren jetzt besser geschlossen. „Der Clou ist dabei eine Methode zur Abtrennung der störenden Chloride und Fluoride“, verrät Sickert.

Die Entfernung dieser Verbindungen erfolgt durch Umsetzung mit Soda in einem „Druckkochtopf“ (Autoklaven) bei Temperaturen von 120-130 °C. Erst bei diesen hohen Temperaturen gelingt es, die im Normalzustand unlöslichen Verbindungen in wasserlösliches Natriumchlorid und Natriumfluorid zu überführen, die mit dem Waschfiltrat abgetrennt werden können. Zusätzlich erweitert wurde die Eingangsbandbreite an Recyclingmaterialien noch durch ein Silo für staubförmige Zinkoxide sowie durch die Möglichkeit, auch kupferhaltige Zinkoxidstäube über die Röststufe zu verarbeiten. Insgesamt liegt der Recyclinganteil am Endprodukt damit inzwischen bei rund 42%.

Leistung verbessert

„Dank dieser zweiten Prozessschiene, die nicht über die Röststufe geführt werden muss, konnten wir zugleich die Produktion von rund 110 000 Tonnen/Jahr auf inzwischen rund 132 000 Tonnen steigern“, sagt G. Brötzmann. Dies erforderte jedoch eine deutliche Steigerung der Leistung der vorhandenen Ausrüstung. Möglich gemacht wurde dies durch einen seit Jahren konsequent betriebenen „kontinuierlichen Verbesserungsprozess“, in dessen Verlauf die lange vernachlässigten Anlagen im Werk ohne Gesamtstillegung schrittweise saniert und verbessert werden.

Beim Gang über das Werksgelände und durch die Hallen zeigen denn auch überall bunte Farbtupfer zwischen den Altanlagen, wo neue Aggregate eingefügt und Verbesserungen vorgenommen wurden. Zu den wichtigsten Neuerungen zählen eine zentrale Prozessleitstelle für das ganze Werk, eine robuste Plattenkühlereinheit für die Schwefelsäure sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung des Gipses aus der sogenannten „Neutrallauge“ der Elektrolysestufe.

Positive Sachbilanz

„Diese Investitionen führten zu erheblichen Verbesserungen sowohl bei den Kosten als auch bei der Produktqualität“, weiß Martin Sickert. Besonders wohltuend waren die Auswirkungen auf Stabilität und Verfügbarkeit der Prozesse. Bei Röstung und Aufschluss sowie bei der Schwefelsäurequalität erreiche man inzwischen europäischen Standard, und bei der Qualität des erzeugten Zinks setze man sogar neue Maßstäbe, vor allem bezüglich niedrigster Cadmiumgehalte.

Die Anlagenverfügbarkeit im Röstungsbereich liege mittlerweile bei über 96%, bessere Behälter und bessere Rührtechnik sowie das kontinuierliche Entfernen des Gipses ermöglichten hier außerdem eine deutliche Steigerung des Zinkausbringens aus dem Gesamtprozess. „Unsere operativen Kosten konnten wir seit 1996 um 21Millionen Euro pro Jahr verringern“, bilanziert Martin Sickert.

Besonderen Wert lege er in diesem Zusammenhang auf die Feststellung, dass ein erheblicher Teil der Investitionen in Maßnahmen zur Verbesserung des Umweltschutzes geflossen sei. Unter anderem umfasste dies eine Abdeckung für die Erz-Förderbänder zur Verminderung der Staubemissionen sowie eine Hochleistungs-Filterstufe für die Schwefelsäureproduktion, mit deren Hilfe man die SO3-Emissionen um den Faktor 10 habe senken können.

„Ausschlaggebend war jedoch auch der Faktor Mensch“, sagt Guido Brötzmann. Ohne Motivation und aktive Mitarbeit der Belegschaft hätte man den seit Jahren andauernden Zustand der ständigen „Operation am offenen Herzen“ nicht durchhalten können. Dies gelte sowohl für die Kernmannschaft als auch für die jungen Fachleute, die man in den letzten Jahren hinzugewinnen konnte.

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