Die Anwesenheit von Quecksilber bei der Herstellung von Zement(klinker) ist unvermeidlich, es stammt zu ca. 60% aus den Roh- und 40% aus den Brenn-stoffen. Ein Teil des anfallenden Ofenstaubes muss aus dem Filter vor dem Kamin ausgeschleust werden ("Queckslbersenke"), damit Hg im Prozess nicht überkonzentriert wird. Der aktuelle Stand der Technik beseitigt nicht das Queck-silber-Problem: Der kontaminierte Staub wird gemeinsam mit dem Zementklinker und Additiven zu Zement vermahlen und das Hg später bei Betonkorrosion, Bau-Abriß bzw. -zerfall an die Umwelt freigesetzt, weil Hg im Zement nicht chemisch, sondern nur physikalisch gebunden wird.
Es wurden bereits Verfahren entwickelt, bei denen Hg gasförmig aus dem Abgas entfernt und dann an einem Additiv immobilisiert wird. Nachteile: Geringe Abscheideraten (zusätzliche Reinigungsstufe im Abgas nach Filter) oder-bei guten Abscheide-raten-hohe Investitionskosten, hoher Druckverlust, großes Gewicht und damit schwierig integrierbar in laufende Zementwerke. Die Zielsetzung des Fördervor-habens ist deshalb, sowohl die prozessbedingten Probleme als auch die mit den bekannten Minderungstechniken einhergehenden Nachteile zu lösen und zu beseitigen.
Die vorgestellte Technik unterscheidet sich deutlich von den wie vor beschrie-benen Techniken und weist mehrere Vorteile auf, die eine Implementierung einer neuen Technik für künftige Hg-Abscheidung im Zementprozess aufgrund niedri-ger Investitions- und Betriebskosten beschleunigen kann:
- Das System arbeitet außerhalb des Produktionsprozesses und vermeidet damit Druck- und Wärmeverluste im Produktionsprozess
- Die Installation eines Heißgasfilters in großer Höhe ist nicht erforderlich
- Das System arbeitet bei der niedrigst - möglichen Temperatur, die nach Labor-versuchen bei ca. 350 Grad C beträgt, bei einem Abscheidegrad von über 90 %.
- Das System kann auf dem Erdboden bzw. nah am Staubfilter installiert werden, dadurch ergeben sich kurze Transportwege für den beladenen Filterstaub.
- Sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten sind deutlich geringer als bei vergleichbaren Verfahren der Staubbehandlung; somit ergibt sich ein wesentlich günstigeres Verhältnis „Kosten – Wirkung“
- Der gereinigte Filterstaub kann vollständig in den Prozess rückgeführt werden, dies erspart Primärrohstoffe sowie Energie zur Aufbereitung der Rohstoffe.
Bei dem neuen Verfahren wird nicht Gas, sondern mit Hg beladener Filterstaub behandelt, der einem Drehherdofen zugeführt wird. Drehherdöfen werden bereits in der Industrie zur schonenden Wärmebehandlung von Pulvern und Stäuben eingesetzt. Der Ofen wird bei der Temperatur betrieben, bei der das Hg nahezu quantitativ in die Gasphase überführt wird. Der Staub darf dabei nicht aufgewir-belt werden, damit nicht der Einsatz eines weiteren Filters erforderlich wird. Der Hg-beladene Rohmehl-Zementstaub wird durch eine Aufgabevorrichtung auf den äußeren Rand des Drehherdofens dosiert, wandert langsam – durch Umlenk-schaufeln umgewälzt – auf dem Teller von außen nach innen und wird dabei von unten indirekt bis auf ca. 350 0 C – 400 0 C aufgeheizt. Die Wärme zum Aufhei-zen soll aus bisher nicht genutzter Abwärme (z.B. aus der Klinkerkühlung) bestehen, sodass als zusätzlicher Effekt auch die Energieeffizienz gesteigert werden kann.
Dabei wird das komplette, unterschiedlich chemisch gebundene Quecksilber gas-förmig aus dem Staub ausgetrieben und dabei von einer sehr schwachen Schleierluft, die über das Gut hinweg streicht, aus dem Ofen nach oben ausge-tragen.
Danach lässt sich das Gas nach leichter Abkühlung mit herkömmlicher Abschei-detechnik über z.B. ein bromdotiertes Festbett – Aktivkohlefilter über ein sehr kleines Zusatzgebläse wieder in den Prozess zurückgeben.
Der nun ebenfalls nahezu quecksilberfreie Filterstaub kann als zusätzlich gewon-nener Rohstoff in den Prozess zurückgeführt, vorzugsweise in den Zyklonvor-wärmer..Das Verfahren leistet einen wesentlichen Beitrag zur Umweltentlastung hinsichtlich Emissionsminderung, Ressourcenschonung und Energieeffizienz: Quecksilber ist ein leichtflüchtiges, giftiges Schwermetall, das – im Gegensatz zu anderen Metallen/Schwermetallen – nicht chemisch im Zementklinker gebunden werden kann, sondern nur „quasi mechanisch“ im dichten Zement- oder Betonge-füge immobilisiert wird. Dieser Kreislauf wird durch den Einsatz des Verfahrens endgültig unterbrochen und das Quecksilber definitiv entfernt. Die Umweltent-lastung betrifft Mensch, Tier und auch die Flora.
Das Verfahren sieht vor, das bisher in den Zementklinker eingemahlene konta-minierte und als „Zusatzstoff“ deklarierte Rohmehl vom Quecksilber zu befreien, dem Herstellprozess wieder zuzuführen und als „echtes Rohmehl“ zum „Produkt“ Zementklinker zu verarbeiten. Dadurch kann die entsprechende Menge an Roh-mehl eingespart werden.
Im Technikumsmaßstab soll das Verfahren soweit entwickelt werden, dass nachfolgend eine großtechnische Pilotanlage in einem Zementwerk betrieben werden kann.