Projekt 03812/01

Optimierung eines Pyrolyseverfahrens

Projektdurchführung

Deutsches BrennstoffinstitutRohstoff- und Anlagentechnik GmbH
Fraunsteiner Str. 81
09599 Freiberg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Für die stoffliche Nutzung des Aluminiums im Abfallmaterial mit vorwiegend organischen Begleitstoffen ist die Pyrolyse nach dem PKA-Verfahren besonders geeignet, wenn es gelingt, den Aluminiumanteil des Pyrolysereststoffes vom Koksanteil möglichst vollständig abzutrennen.
Im Rahmen des Vorhabens sind Untersuchungen zur Optimierung des Pyrolyseverfahrens und zur Trennung des Pyrolysereststoffes in den Aluminiumanteil und den Pyrolysekoksanteil durchzuführen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die Projektierung von Betriebsanlagen zur Verwertung aluminiumhaltiger Abfälle.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der Forschungs-Pyrolyseanlage der DBI Rohstoff- und Anlagentechnik GmbH in Freiberg wurde ein Bilanzversuch mit aluminiumhaltigem Abfallmaterial durchgeführt. Dabei werden das Gesamtverfahren und die einzelnen Teilbereiche
- Pyrolyse
- Gascrackung
- Gasreinigung

durch ein umfassendes Meß- und Analysenprogramm untersucht und bilanziert.
Zur Trennung des Pyrolysereststoffes in den Aluminium- und Pyrolysekoksanteil wurden kleintechnische Versuche durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

In der Forschungs-Pyrolyseanlage der DBI R.u.A. GmbH wurde ein Bilanzversuch mit aluminiumhaltigem Verbundmaterial als Einsatzstoff mit folgenden Zielstellungen durchgeführt:
- Umfassende analytische Charakterisierung der in das Pyrolyseverfahren ein- und ausgehenden Produkte
- Aufstellen von Massen-, Elemente- und Energiebilanzen
- Gewinnung des Aluminiumanteiles aus dem Pyrolysereststoff als Einsatzmaterial für ein Sekundäraluminiumschmelzwerk.
Im Bilanzzeitraum wurden durchschnittlich 207,3 kg/h aluminiumhaltiges Verbundmaterial mit einem Wassergehalt von 22,3 % in der Pyrolysetrommel bei 440 °C pyrolysiert. Für dieses Einsatzmaterial betrug der Wärmebedarf für die indirekte Beheizung der Pyrolysetrommel mit gereinigtem Spaltgas 553 MJ/h (2670 kJ/kg Einsatzgut).
Aus diesem Einsatzmaterial entstanden 82,6 kg/h Pyrolyserohgas und 167,6 kg/h Pyrolysereststoff. Die Aluminiumausbeute betrug 75 kg/h.
Für die thermische Crackung des Pyrolyserohgases im Gaswandler bei ca. 1100 °C wurden 85 kg/h Steinkohlenkoks und 325 kg/h Luft benötigt und daraus 521 kg/h Spaltgas erzeugt.
Der energetische Gesamtwirkungsgrad betrug 80 %.
Durch eine Behandlung des Pyrolysereststoffes in einer Kugelmühle, anschließende Absiebung und Schwachfeldmagnetscheidung lassen sich ca. 85 % des Aluminiums abtrennen.
Die Ergebnisse des Bilanzversuches haben auch gezeigt, daß die Pyrolysegaszuführung zum Gaswandler, die Staubabscheidung aus dem Pyrolysegas und die Gascrackung nicht optimal verlaufen. So wurden in einem weiteren Arbeitsschritt die Grundlagen für Veränderungen dieser Verfahrensschritte erarbeitet.
Die Verlängerung der Laufzeit des Vorhabens erfolgte ohne Erhöhung des Mittelbedarfs.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das PKA-Pyrolyseverfahren wird in Fachvorträgen des VDI, in Kolloquien der TU Bergakademie Freiberg und auf Messen (z.B. IFAT München) präsentiert.


Fazit

Die Ergebnisse des Förderprojektes zeigen, daß mit dem PKA-Pyrolyseverfahren aus aluminiumhaltigem Verbundmaterial der Aluminiumanteil zur stofflichen Verwertung zu Sekundäraluminium gewonnen werden kann. Es wurden Erkenntnisse zur Optimierung der Pyrolysegaszuführung, zur Staubabscheidung und zur Gascrackung gewonnen und bearbeitet.