Projekt 09255/01

Aufbereitung und Verwertung ölhaltiger Schlämme

Projektdurchführung

Fraktionierungszentrum Stetten a. k. M. GmbH + Co.Gesellschaft zur Aufbereitung von Schlämmen
Ebinger Str. 50
72510 Stetten

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die in der Metall verarbeitenden Industrie anfallenden Schleifschlämme sind mit bis zu 40% Schleifölen behaftet und enthalten hochwertige Legierungsbestandteile. Diese hochwertigen Bestandteile werden aufgrund der teilweise sehr niedrigen Kosten im Bereich der Entsorgung vernichtet. Eine kostengünstige Alternative zur Rückgewinnung der Öle und Legierungen stellt die Aufbereitung der Schlämme mittels Vakuumdestillation und anschließender Verwertung im Stoffkreislauf dar.
Die Projektarbeit hatte die Optimierung der Vakuumdestillation mit folgenden Zielen zum Inhalt:
- Rückführung der Schleiföle in den Schleifprozess.
- Nutzung der Legierungsbestandteile aus Metallabrieb.
- Darstellung wettbewerbsfähiger Kosten.
Bedingungen zur Erreichung der Ziele:
- Erstellung einer hochwertigen Ölqualität.
- Sortenreinheit der getrockneten Pulver mit Ölgehalt < 1 %.
- Erreichung hoher Durchsatzleistungen im Vakuumreaktor.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Erreichung der genannten Ziele war es erforderlich, zuerst die o.g. drei grundlegenden Bedingungen zu optimieren. Problematisch waren fehlende Informationen über Ölqualitäten der verschiedenen Anbieter und fehlende Literatur im Bereich Verhalten von Ölen im Vakuum. Die Umsetzung der im Technikum gewonnenen Erkenntnisse zur Optimierung der Großanlage erfolgte innerhalb von sieben Monaten.


Ergebnisse und Diskussion

Die ersten Versuche zur Trocknung des Schlammes wurden in einem Scheibenreaktor durchgeführt, der bis zu 300°C aufgeheizt und mit bis zu 5 Upm betrieben wurde. Hier wurden die Verdampfungstemperaturen der Öle im Verhältnis zum Vakuum ermittelt, die eine wiederverwertbare Ölqualität ermöglichen sollten. Gleichzeitig mussten Temperatur und Druck so gewählt werden, dass eine Restfeuchte von <1% sicher erreicht wurde. Die Verdampfungszeiten lagen im Mittel bei 8 Stunden und die gesamte Prozesszeit bei 16 Stunden. Die erzielten Ölqualitäten waren nicht zufriedenstellend. Die geforderte Restfeuchte wurde erreicht.
Diese Versuche und begleitende Informationen zeigten ,dass sich nicht nur die absoluten Temperaturen auf die Ölqualitäten auswirken, sondern in erheblichem Umfang auch die Einwirkungszeit.
Weitere Versuche haben dann gezeigt, dass der Einsatz von schnelllaufenden Rührwerken, die einen hohen Durchmischungsgrad bewirken, einem langsam laufenden Scheibenreaktor bei der Wärmeübertragung überlegen ist; d. h. die Prozesszeit und damit die Einwirkzeit von Temperaturen auf das Produkt wird verkürzt.
1. Das Ziel der direkten Wiederverwertung der Öle konnte nur mit Einschränkungen erreicht werden. Durch die nicht ermittelbare Vielzahl von Ölen mit verschiedensten anwendungs- und herstellerbedingten Additivzusätzen, die uns nicht zugänglich sind, ist eine Ermittlung von Verdampfungsparametern, die eine Destillation ohne Schädigung der Additivzusätze und der Öle zulässt, nicht möglich. Ebenfalls ist es uns nicht gelungen, die katalytische Wirkung der metallischen Anteile auf die Öle während des Prozesses zu ermitteln, um Ölschädigungen von dieser Seite verhindern zu können. Grundsätzlich müssen die Qualitäten der Recyclingöle durch den Öllieferanten geprüft werden, um einer ISO-Zertifizierung standhalten zu können, die von der Industrie gefordert wird.
Ergebnis: Einige Anwendungsfälle ermöglichen den direkten Wiedereinsatz als Schleiföl. Öle, die nicht die Kriterien zum direkten Einsatz als Schleiföl erfüllen, können in untergeordneten Produktionsprozessen eingesetzt werden.
2. Die Kriterien zur Gewinnung der metallischen Anteile und der Legierungen wurden mit einem Ölgehalt von < 1 % erreicht. Die logistischen Anforderungen zur Getrennthaltung der verschiedenen Trockenprodukte konnten aufgrund des Chargenbetriebes erfüllt werden. Die Rückführung der wertvollen Legierungen in vorhandenen Aufarbeitungsprozesse ist als Stand der Technik anzusehen. Metallische Pulver, die überwiegend aus Eisen bestehen und niedrige Legierungen ausweisen, müssen z. T. brikettiert werden, um dieses verwerten zu können.
Ergebnis: Materialien mit hohen Legierungsbestandteilen sind am Markt ohne Probleme handelbar. Im Bereich der Materialien, die entweder nur Eisen mit wenig Legierung enthalten oder einen hohen Anteil an Filterhilfsmitteln oder Schleifmitteln haben, müssen weiterhin Möglichkeiten einer kostengünstigen Verwertung auch außerhalb der metallischen Verwertung gesucht werden, da ein großer Teil der Schleifschlämme nicht die hohen Anforderungen der Hüttenbetriebe einhalten kann.
3. Verwertung kann sich nur durchsetzten, wenn diese mindestens zum gleichen Preis durchgeführt werden kann, wie eine Entsorgung. Dies konnten wir in der Gesamtbetrachtung erreichen. Die Vakuumanlage konnte technisch soweit optimiert werden, dass Durchsatz- und Energieverbrauchswerte erzielt werden können, die eine Kostensenkung bewirken. Die dank der Recyclatqualitäten erzielbaren Erlöse aus den hergestellten Produkten ergeben die Möglichkeit mit Preisen am Markt zu operieren, die mit der Entsorgung konkurrenzfähig sind.
Ergebnis: Das Ziel eines konkurrenzfähigen Marktpreises bei wesentlichen Verbesserungen im Bereich der Rohstoffschonung durch Wiederverwertung und damit einer Umweltentlastung konnte realisiert werden. Da nicht alle technischen Verbesserungen in der bestehenden Pilotanlage übernommen werden konnten, ist davon auszugehen, dass eine weitere Anlage, die wir nun am Markt platzieren wollen, wesentlich kostengünstiger im Sinne der Zielgruppen arbeiten kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des Projektes wurden und werden laufend in folgender Form veröffentlicht:
- Fachvorträge: Vortragsreihe der Abfallberatungsagentur Baden Württemberg
GVC-Tagung in Leipzig vor Interessierten aus Industrie und Wissenschaft
Zurverfügungstellung von Unterlagen an Betriebsforschungsinstitut der Hüttenindustrie
- Vertriebsaktivitäten des Fraktionierungszentrums im In- und Ausland (Frankreich - USA)
- Veröffentlichungen in lokaler Presse und Fachzeitungen und IHK-Mitteilungen


Fazit

Bei der Abwicklung des Förderprojektes wurde aufgrund der Ergebnisse eine Änderung des Projektinhaltes beschlossen. Ursprünglich war vorgesehen, die erzeugten metallischen Pulverprodukte in einem Kleinofen selbst einzuschmelzen. Dieses Vorhaben wurde nach eingehenden Kostenberechnungen, die keine Wirtschaftlichkeit in unserer Firmengröße und Umsatzmenge ergeben hätten, eingestellt. Ebenfalls konnte bei der Ermittlung von Ölqualitäten und dem Verhalten von Ölen im Vakuum nur bedingt Erkenntnisse erzielt werden, da hier notwendige Grundlagenforschung nicht vorhanden ist. Solche Untersuchungen sollten weiterverfolgt werden!
Es kann jedoch festgehalten werden, dass Ergebnisse erzielt wurden, die die Verbreitung dieser Technologie vorantreiben werden. Dies beweist das Interesse aus USA. Der Nutzen für die Umwelt beweist sich an der Wiederverwertung der Rohstoffe Öl und Metall, bei gleichzeitiger Schonung von Deponieflächen und dem durch den Einsatz von Vakuum erzielten geringen Energieverbrauch im Prozess.