VinylMet: Gewinnung von Schwermetallen aus KVA-Schlacke

• Research unit: FOEN
• Project number: UTF 729.03.24

Key words (German)

PVC, KVA, Schlacke, Filterasche, Schwermetall, Deponien, Rückgewinnung

Short description (German)

Im Projekt VinyAcid (UTF 649.28.20) wurde festgestellt, dass durch die dosierte Zugabe von PVC-Sortierresten in die KVA-Verbrennung nicht nur mehr Säure in der Abluft für die FLUWA (Saure Flugaschenwäsche) produziert wird, sondern auch Schwermetalle von der Schlacke in die Filterasche verlagert werden, weil sie vermehrt als Schwermetallchloride in die Gasphase überführt werden. Dieser Schwermetalltransfer  soll im Projekt VinylMet genauer untersucht werden, um damit die Grundlage für eine aktive Ausnutzung dieses Effekts bereitzustellen. Zurückgewonnen werden Zink, Silber, Kupfer, Blei, Cadmium. Mit einer erhöhten Schwermetallrückgewinnung sinkt der Schwermetallgehalt in der Schlacke, sodass der Schwermetalleintrag in die Deponien verringert wird oder die Schlacke sogar als Baustoffzusatz genutzt werden kann. Die Rückgewinnung der Schwermetalle aus der Filterasche ist ab 2026 gesetzlich vorgeschrieben (VVEA). Sie wird durch eine erhöhte Schwermetall-Ausbeute wirtschaftlicher. Im Projekt soll der Prozess zuerst mittels einer Literaturrecherche und ergänzenden Tastversuchen verstanden werden. Labor- und Technikumsversuche mit realer KVA-Schlacke sollen die Erkenntnisse bestätigen und erste Daten zur Rückgewinnung liefern. Ein ca. 4-wöchiger Grossversuch in der KVA Basel soll die industrielle Umsetzbarkeit des Verfahrens untersuchen und eine erste Massenbilanz liefern.

Das Team bestehend aus Wissenschaft (OST, ZAR), Umsetzungspartner (IWB Basel) und Vertreter der PVC-Industrie garantiert eine praxisnahe Umsetzung.

Results according to contract (German)

1. Erarbeitung der Grundlagen: Die aus der Literatur bekannten thermodynamischen Prozesse und Daten der Schwermetallverdampfung sind bekannt und anhand von Tastversuchen im Ofen verifiziert. Die Recherchen zeigen, dass das zusätzliche Verbrennen von PVC-haltigen Abfällen in KVA zu erhöhter Schwermetallmobilisierung führt. Meilenstein 1
2. Labor- und Technikumsversuche: In den Technikumsversuchen im Versuchs-Drehrohrofen mit Mengen von bis zu 500 g wurden unter semi-realistischen KVA Bedingungen bei der Mitverbrennung von PVC-haltigen Abfällen Schwermetallchloride gebildet. Die Mengen sind quantifiziert. Meilenstein 2
3. Grossversuch KVA Basel: Auf der einen der zwei Ofenlinien wurden kontinuierlich ca. 200 t an hochchlorigen PVC-Abfallfraktionen zudosiert. Die Mitverbrennung von PVC-haltigen Abfällen war im Betrieb der KVA beherrschbar und führte zur gewünschten erhöhten Konzentration an Schwermetallen in der Filterasche und entsprechend geringeren Konzentrationen in der Schlacke. Eine ungefähre Massenbilanz ist erstellt. Meilenstein 3
4. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 3.1 bis 3.3 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.
5. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien
   (genauere Angaben s. Beilage 3) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.
6. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt.

Project aims (German)

Die Prozesse der chemisch-thermischen Mobilisierung, die zur Verlagerung der Schwermetalle in die Filterasche führen, sind näher untersucht. Darauf aufbauend sind die Verfahrensparameter definiert und grosstechnisch getestet, unter denen bei der Mitverbrennung von PVC-haltigen Abfällen ein möglichst hoher Anteil der Schwermetalle in die Filterasche der KVA gelangt. Eine erste Massenbilanz liegt vor.