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Mittwoch, 17. Januar 2018

Abgasreinigung

Zementwerk als Quecksilbersenke

Von Ralph H. Ahrens | 21. September 2017 | Ausgabe 38

Das Schwermetall lässt sich in großem Umfang aus Abgas und Zement entfernen.

BU
Foto: Schwenk Zement AG

Ehrgeizige Ziele verfolgen die Betreiber des Zementwerks Allmendingen: Hier soll die Quecksilberfracht halbiert werden.

Das Ortsbild von Allmendingen bei Ulm wird von einem Zementwerk dominiert. Seit 1889 produziert die Schwenk Zement AG hier den Baustoff aus heimischem Mergel und Kalk. Im Drehrohrofen werden bis zu 4000 t Klinker pro Tag gebrannt, aus denen gut 1 Mio. t Zement pro Jahr entsteht. Dabei emittieren 14 kg bis 17 kg Quecksilber (Hg)/Jahr. Die Obergrenze von 30 µg/m³ im Tagesmittel, die die Verordnung über das Verbrennen und Mitverbrennen von Abfällen (17. BImSchV) vorgibt, wird eingehalten: Das Abgas im Kamin enthielt in den letzten Jahren 10 µg bis 14 µg Hg/m³.

Werksleiter Jürgen Thormann aber ist ehrgeizig: „Wir wollen die Quecksilberfracht halbieren.“ Dafür sollen mehr als 80 % des Schwermetalls aus Roh- und Brennstoffen abgefangen werden. „Auch der Zement wird so von Quecksilber entfrachtet“, ergänzt Detlef Edelkott, der für Energie- und Verfahrensfragen zuständige Ingenieur.

Schwenk setzt auf die XMercury-Technik. Dabei wird das Schwermetall aus dem Staub des Gewebefilters ausgegast, an Aktivkohle gebunden und deponiert. Entwickelt wurde diese Technik in Österreich vom Anlagenbauer Scheuch, dem Zementwerk w&p Zement und der Technologiefirma A TEC. Scheuch hat die Technik ins Werk Allmendingen integriert. Das Bundesumweltministerium (BMU) fördert den Einbau und hofft, dass das Zementwerk so zu einer Hg-Senke wird.

Zum Hintergrund: Jeder Roh-, Brenn- und Ersatzbrennstoff enthält hier Quecksilber. Es gelangt ins Abgas, wenn gemahlener Kalk und Mergel im Zyklon, dem Wärmetauscherturm, vorgewärmt und später bei 1450 °C zu Klinker gebrannt werden. Der Klinker selbst ist dann nahezu Hg-frei. Kühlt das Abgas ab, kondensieren Hg und seine Verbindungen und adsorbieren meist an Partikeln. „Der Gewebefilter hält mehr als 90 % des Quecksilbers zurück“, so Edelkott. Wichtig sei die Abgastemperatur am Filter. In Allmendingen beträgt sie ca. 130 °C. Liegt sie nur 30 °C höher, wird bereits deutlich mehr Hg emittiert.

„Dieser Staub ist kein Abfall“, betont Thormann. Er werde erneut eingesetzt. In Allmendingen macht dieser zurückgeführte Staub rund 8 % des gesamten Rohstoffs aus. Druckluftstöße lösen ihn aus dem Gewebefilter. Jede Stunde fallen 12 t bis 15 t an, die dem Wärmetauscherturm wieder zugeführt werden. Beim Erwärmen gehen Hg und Hg-Verbindungen erneut in die Gasphase über.

Weil aber über Brenn- und Rohstoffe immer Quecksilber hinzukommt, erhöht sich der Hg-Gehalt im Abgas. Üblicherweise wird deshalb ein kleiner Teil des Staubs aus dem Kreislauf entfernt und in einer Mühle mit anderen Zementbestandteilen zu Zement vermahlen.

„Wir entfernen das Schwermetall aber anders als üblich“, erklärt Thomas Fellner. Der Verfahrenstechniker ist bei Scheuch für das XMercury-Verfahren zuständig. Es besteht aus folgenden Schritten: Der gesamte Staub aus dem Gewebefilter wird in einem Vorwärmstrang mit 1000 °C heißem Abgas aus dem Drehrohrofen 3 s lang auf bis zu 400 °C aufgeheizt. „Das Quecksilber und seine Verbindungen gehen dabei vollständig in die Gasphase über“, so Fellner. Das heiße Hg-haltige Abgas wird in Zyklonen und einem keramischen Hochtemperaturfilter komplett entstaubt.

Hier trennen sich Staub und Quecksilber. Der fast Hg-freie Staub wird in den Wärmetauscherturm abgegeben. Das staubfreie Abgas kühlt auf 120 °C ab. Dann werden etwa 5 kg bromhaltige Aktivkohle pro Stunde eingedüst, an der elementares Hg und Hg-Verbindungen adsorbieren. Die Aktivkohle wird in einem Gewebefilter abgefangen und deponiert.

Bald kann es losgehen: Thormann rechnet in den nächsten Wochen mit der Betriebsgenehmigung des Tübinger Regierungspräsidiums. Eine erste XMercury-Anlage läuft bereits seit 2015 bei w&p Zement im österreichischen Wietersdorf. Bewährt sich die Technik dort wie auch in Allmendingen, kann ein neuer Stand der Technik für die Quecksilberreinigung festgelegt werden. Die Folge: niedrigere Tagesmittelgrenzwerte in Deutschland und der EU.

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