Kalibergbau und Aluminium-Recycling in der Region Hannover
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Kalibergbau und Aluminium-Recycling in der Region Hannover Eine Studie über Missstände und Verbesserungspotentiale Im Auftrag des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland, Kreisverband Hannover März 2004 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Dr.habil. Ralf E. Krupp Flachsfeld 5 31303 Burgdorf (ralf.krupp@freenet.de)
Zusammenfassung dargestellt wird, sehen Umweltverbände
darin eine verkappte Billigdeponie für
Der Kalibergbau blickt in Deutschland auf Sondermüll, bei der abfallrechtliche Be-
eine über 100-jährige Geschichte zurück, stimmungen unterlaufen werden. Bei ande-
in der er nicht nur Wohlstand geschaffen, ren Salzschlackeaufbereitern werden Salz-
sondern auch Altlasten und Schäden an der schlacken vollständig stofflich verwertet,
Umwelt hinterlassen hat. Auf Werk Sig- indem die zurück gewonnenen Schmelz-
mundshall bei Wunstorf-Bokeloh, nord- salze wieder als solche verwendet werden
westlich von Hannover, begann die Kali- und die salzfreien Aluminiumoxide (das
förderung im Jahr 1904 und hat heute ei- sogenannte „Oxiton“) hauptsächlich als
nen Umfang von rund 3 Millionen Jahres- Korrekturstoff in der Zementindustrie ein-
tonnen Rohsalz erreicht. Das Kaliwerk ist gesetzt werden.
schon von weitem an seiner markanten
Kalihalde zu erkennen. Seit einigen Jahren Als Ergebnis der vorliegenden Studie hat
wird auf Sigmundshall neben dem Sylvinit sich gezeigt, dass die Höhe der Schadstoff-
des Ronnenbergflözes auch das Hartsalz gehalte in den REKAL-Rückständen wie
des Stassfurtflözes gewonnen, hauptsäch- auch in den Kraftwerksaschen und Rauch-
lich wegen seines hohen Gehaltes an dem gasreinigungsrückständen einen Einbau auf
Magnesiumsulfat Kieserit. Auch Kalisalze der Rückstandshalde im Sinne einer Ver-
bestehen überwiegend aus Natriumchlorid wertung eindeutig verbietet. Die Schwer-
(„Steinsalz“), welches bei der Herstellung metallgehalte in den Feststoffen wie auch
von Düngemitteln abgetrennt werden in den Eluaten überschreiten fast sämtliche
muss. Die anfallenden Rückstände werden Grenzwerte der relevanten Regelwerke
bislang zu riesigen Halden aufgetürmt. zum Teil um Größenordnungen. Die pH-
Von der mittlerweile auf ca. 30 Millionen Werte der Eluate können von extrem ba-
Tonnen angewachsenen Kalihalde Sig- sisch (12) bis extrem sauer (0,25) reichen.
mundshall gehen erhebliche Umweltbelas-
tungen aus, hauptsächlich in Form einer Analysen von Dioxin-, Furan-, und PCB-
Versalzung des Grundwassers und der Gehalten sind zumindest öffentlich nicht
Oberflächengewässer, besonders der Leine. verfügbar, jedoch ist bekannt, dass die Se-
kundäraluminiumschmelzen, aus denen die
Seit einigen Jahren werden auf Sigmunds- Salzschlacken stammen, zu den wichtigs-
hall auch Salzschlacken aus dem Alumini- ten punktförmigen Dioxin-Emittenten zäh-
umrecycling nach dem REKAL-Verfahren len, und dass zumindest die Filterstäube
aufgearbeitet. Dabei wird lediglich das dieser Betriebe hoch dioxinhaltig sind.
wertvollere Kaliumchlorid extrahiert und Über Dioxingehalte von Salzschlacken
anfallendes Ammoniakgas zu Ammonium- liegen offiziellen Berichten der Regierun-
sulfat verarbeitet. Die dabei anfallenden gen und der Europäischen Union zufolge
Rückstände, die mehr als 80 % ausmachen, praktisch keine Informationen vor. Hinzu
bestehen aus Salz (NaCl) und Aluminium- kommen große Unsicherheiten in der Beur-
oxiden und sind mit Schwermetallen und teilung von Dioxin-Analysen, weil von den
möglicherweise auch mit Dioxinen, Fura- vielen tausend möglichen Kongeneren
nen und PCBs belastet. Diese Rückstände standardmäßig immer nur etwa 17 analy-
werden nach Vermischung mit Kraft- tisch bestimmt werden, und dies nur an-
werksaschen und Rauchgasreinigungsrück- hand von Stichproben im Abstand eines
ständen über die eigentliche Kalihalde ge- Jahres.
schüttet um diese „abzudecken“. Während
diese Maßnahme offiziell als Verwertung Ein weiteres Problem besteht in der Frei-
der REKAL-Rückstände und als Schritt zur setzung erheblicher Mengen teilweise
Wiedernutzbarmachung der Haldenfläche hochgiftiger und explosibler Gase aus den
2Salzschlacken und REKAL-Rückständen, mit Verlusten und Abfällen verbundenen
insbesondere Ammoniak, Methan, Wasser- Recyclings zu verringern.
stoff, Phosphin, Arsin und Cyanwas-
serstoff. Abgesehen von der Schadstoffproblematik
ist aber auch die Haldenabdeckung per se
Trotz der bekannten Schwermetallbelas- wenig sinnvoll, weil sie ohne ökologischen
tungen und der praktisch unbekannten Nutzen ist. Dem bergrechtlichen Gebot der
Dioxinbelastungen der verarbeiteten Salz- Wiedernutzbarmachung von Haldenflä-
schlacken werden die erzeugten Produkte chen kann durch eine Abdeckung und Be-
(Kaliumchlorid, Ammoniumsulfat, Restlö- grünung nicht ernsthaft nachgekommen
sungen) auf Sigmundshall zur Herstellung werden, da auf den sehr steilen, instabilen
von Düngemitteln verwendet. Dadurch und schadstoffbelasteten Haldenflächen
können Schadstoffe auch in die Nahrungs- keinerlei hochwertige Folgenutzung mög-
kette gelangen. lich sein wird. Aufgrund der steilen Bö-
schungen und der fehlenden Drainage-
Aufgrund der nachgewiesenen Schwerme- schicht wird die abgedeckte Haldenober-
tallbelastungen und der möglichen Dioxin-, fläche vermutlich schon nach wenigen Jah-
Furan- und PCB-Belastungen sowie der ren durch Erosion, Salzauflösung und me-
freigesetzten Gase muss ein umgehendes chanisches Versagen zerstört werden und
Verbot der Ablagerung von REKAL- einer ständigen Nachsorge bedürfen. Daher
Rückständen gefordert werden. Statt der wird die Kalihalde Sigmundshall weiter die
umweltgefährdenden Deponierung sollte Gewässer versalzen und immer größere
eine vollständige stoffliche Verwertung der Grundwasserkommen für Jahrtausende
Salzschlacken vorgenommen werden, wie unbrauchbar machen.
sie Stand der Technik ist und von anderen
Firmen mit wirtschaftlichem Gewinn be- Eine deutlich bessere Lösung wäre die
trieben wird. stoffliche Verwertung der Rückstandssalze
aus der Kalisalzverarbeitung, wodurch die
Für die Recyclingprodukte aus Salzschla- Kalihalden praktisch vollständig beseitigt
cke, insbesondere die Aluminiumoxide werden könnten. Es gibt mittlerweile Ver-
(Oxiton), müssen weitere Einsatzgebiete fahren, die eine Verwertung der Rück-
erschlossen werden, weil die ständig wach- standssalze zu Industriesalz zu wirtschaft-
senden Mengen allein von der Zementin- lich konkurrenzfähigen Kosten bei
dustrie nicht mehr abgenommen werden gleichwertiger Qualität ermöglichen. Es ist
können. Am sinnvollsten erscheint eine daher nicht zu akzeptieren, dass von ein
Verwendung bei der Herstellung von Hüt- und derselben Firma Industriesalz (Siede-
tenaluminium (Primäraluminium), wo- salz) weiter aus Primärlagerstätten produ-
durch der Bergbau auf Bauxit und der hohe ziert wird, wodurch neue Umweltschäden
Energieverbrauch und Anfall von Rot- entstehen, und andernorts gleichzeitig gi-
schlamm im Bayer-Prozess vermeidbar gantische Altlasten in Form von verwertba-
wären. Grundsätzlich sollte der Einsatz ren Kalihalden in die Landschaft gesetzt
von Aluminium auf langlebige Produkte werden.
beschränkt werden, um die Häufigkeit des
31. Einführung
1.1. Kalibergbau in Deutschland und in Niedersachsen
1.2. Werk Sigmundshall
Entwicklung des Bergbaus
REKAL-Anlage
Entstehung und Erweiterung der Rückstandshalde
1.3. Sekundäraluminium-Industrie und Salzschlacke-Recycling
2. Produktionsabläufe, Stoffströme und Abfallströme
2.1. Förderung von Kali-Rohsalz und hergestellte Produkte
2.2. Aluminiummetallurgie und Salzschlacke-Recycling
Aluminiumhütten zur Primärerzeugung von Aluminium
Sekundäraluminium
Salzschlacke-Recycling
Beispiel ALSA
Beispiel K+S (REKAL-Verfahren)
Hergestellte Produkte
3. Abfälle und Umweltauswirkungen
3.1. Schutzgut Wasser
Belastungen der Gewässer durch Salzeinträge
Zusätzliche Gewässerbelastungen durch REKAL-Rückstände
3.2. Schutzgut Boden
Schwermetalle
Dioxine, Furane, PCBs und die Problematik ihres Nachweises
3.3. Luft
Toxische Gase aus Salzschlacken
Schwebstaub
3.4. Landschaft und Flächenverbrauch
4. Vermeidungs- und Verwertungspotentiale
4.1. Vollständiges Salzschlacke-Recycling
4.2. Vollständiges Kalihalden-Recycling
5. Schlußbemerkungen
Quellen
41. Einführung Darstellung diese Aktivitäten als Recyc-
ling- und Sanierungsmaßnahmen bezeich-
Der Bergbau auf Kalisalze blickt in Nie- net. Auf Werk Sigmundshall (Abbildung
dersachsen und in einigen anderen Bundes- 1) ist seit einigen Jahren eine Anlage zur
ländern auf eine über 100-jährige Ge- Verwertung von Salzschlacken aus der
schichte zurück. Im Laufe der Zeit sind zu Sekundäraluminiumschmelze hinzuge-
der reinen Gewinnung von Kali- und kommen, deren Abfälle ebenfalls auf der
Steinsalz auch andere industrielle Aktivitä- Kalihalde deponiert werden. All diese
ten hinzugekommen. Dieses ist zum Bei- bergbaufremden Maßnahmen werden aber
spiel die Nutzung von Abbauhohlräumen nicht durch die üblicherweise zuständigen
unter Tage als Deponieraum für Sonder- Abfallbehörden, sondern durch die Berg-
müll. Auch über Tage werden die Rück- behörden im Rahmen von Betriebsplänen
standshalden der Kaliwerke zunehmend als genehmigt. Abfallrechtliche Bestimmun-
Deponien für bergbaufremde Abfälle gen werden so unterlaufen.
weiterbetrieben, auch wenn die offizielle
Abbildung 1 –Werk Sigmundshall bei Wunstorf-Bokeloh. Rückstandshalden der Kaliwerke
bestehen überwiegend aus recycelbarem Steinsalz.
Diese Studie wurde unter anderem deshalb Entlastung der Umwelt von unnötigen
initiiert, weil seit einigen Jahren auf der Schadstoffen und Salzfrachten. Viele Beo-
Kalihalde des Werkes Sigmundshall in bachtungen und Schlussfolgerungen sind
größeren Mengen schadstoffhaltige Salz- über den konkreten Fall Sigmundshall hin-
schlackereste aus der Sekundäraluminium- aus auch auf andere Betriebe übertragbar.
schmelze aufgebracht werden, was aus
Sicht der Umweltverbände nicht hinnehm- 1.1 Kalibergbau in Deutschland und in
bar ist. Zweck dieser Studie ist daher die Niedersachsen
Untersuchung der Stoffkreisläufe und der
Abfallprodukte der beiden Industriezweige Das erste Kalisalz wurde 1856 in Stassfurt
(Kalibergbau und Aluminium-Recycling) (Sachsen-Anhalt) zutage gefördert. In Nie-
mit Blick auf eine Technikfolgen- dersachsen begann der Bergbau auf Kali-
Abschätzung, sowie die Entwicklung von und Steinsalz Ende des 19. Jahrhunderts
konkreten Verbesserungsvorschlägen, ins- mit dem Abteufen zahlreicher Schächte (in
besondere hinsichtlich eines schonenden Deutschland insgesamt ca. 280 !). Abbil-
Umgangs mit Rohstoffen, einer Vermei- dung 2 vermittelt einen Überblick über die
dung von Bergbau-Folgeschäden und einer deutschen Kali- und Steinsalzbergwerke.
5Von den vielen einzelnen Unternehmens- Der großen Marktbereinigung nach der
gründungen („Gewerkschaften“) sind im Wende fielen neben den meisten ostdeut-
Laufe der Zeit die meisten durch Pleiten schen Betrieben auch die niedersächsi-
oder Übernahmen verschwunden. Ein schen Bergwerke Niedersachsen-Riedel in
Konzentrationsprozess setzte ein, aus dem Wathlingen/Hänigsen (1997) und Berg-
größere Gesellschaften wie die Kali- mannssegen-Hugo in Lehrte/Sehnde
Chemie, Salzdetfurth AG, Wintershall AG, (1994) zum Opfer, weil die neu hinzuge-
Preussag AG und die Burbach-Kaliwerke, kommenen Lagerstätten in den neuen Bun-
als neue Eigentümer hervorgingen. 1970 desländern (insbesondere Zielitz in Sach-
fusionierten einige dieser Gesellschaften sen-Anhalt und Unterbreizbach in Thürin-
zur Kali und Salz AG, die nach mehrfacher gen) aufgrund der sehr bedeutenden Vorrä-
Umstrukturierung als einziger deutscher te, guter Gehalte und der flachen Lage-
Konzern heute noch Kalibergbau betreibt. rung, die eine leichtere Gewinnung zulässt,
wesentlich attraktiver sind und es seiner-
Die letzte große Änderung der Besitzver- zeit große Überkapazitäten in der Kalipro-
hältnisse fand nach der deutschen Wieder- duktion gab. Die meisten Bergwerke wur-
vereinigung statt. 1993 entstand aus dem den also nicht wegen Erschöpfung der
Zusammenschluss der Kali und Salz Betei- Vorräte aufgegeben, aber die darin ver-
ligungs AG (51%) mit der Mitteldeutschen bliebenen Rohstoffreserven sind durch den
Kali Aktiengesellschaft (49%), die seit aus volkswirtschaftlicher Sicht völlig plan-
1990 der BvS-Vorgängerin Treuhandan- losen Raubbau wohl für immer verloren.
stalt gehörte, das Gemeinschaftsunterneh- Das Werk Sigmundshall in Wunstorf-
men Kali und Salz GmbH. Damit der Ver- Bokeloh ist als einziges Kalibergwerk der
trag zustande kam, zahlte damals die Bun- Region Hannover und Niedersachsens
desrepublik Deutschland zusätzlich zu den noch in Betrieb.
eingebrachten Sachwerten in Form der
ostdeutschen Kalibergwerke (aufgeschlos- Als Rechtsnachfolgerin der übernommenen
sene Lagerstätten, Reserven, Infrastruktur) Betriebe hat K+S auch, mit wenigen Aus-
rund 1 Milliarde DM Bundesmittel in das nahmen, die Verantwortung für die Hinter-
gemeinsame Unternehmen ein (Phosphorus lassenschaften des früheren Kalibergbaus
& Potassium, 1995). Im Zeitraum 1993 bis übernommen (Rechtslage in neuen Bun-
1997 wurden durch das neue, nun halb- desländern z.T. unklar). Zu diesem Zweck
staatliche Unternehmen in den gesamten wurde bei K+S eigens eine Abteilung ein-
Umstrukturierungsprozess 1,261 Milliar- gerichtet, die sich mit der ordnungsgemä-
den DM, und davon rund 800 Millionen in ßen Schließung der aufgegebenen Berg-
den neuen Bundesländern investiert (RWI werke befasst. Ordnungsgemäß bedeutet
1998). Mit Wirkung zum 01.01.1998 hier, dass die Maßnahmen im Einklang mit
(Grimmig, 1998) verkaufte dann der Bund den gesetzlichen Bestimmungen erfolgen
seine zuvor für 1 Milliarde DM erworbe- und einer bergbehördlichen Genehmigung
nen 49% Anteile an die Kali und Salz eines Abschluß-Betriebsplanes bedürfen.
GmbH, für 250 Millionen DM (deren Wert Dazu gehört in der Regel die Flutung der
vom Finanzhaus Goldman Sachs auf untertägigen Hohlräume und die Verfül-
400 Millionen DM geschätzt wurde). Da- lung und Sicherung der Schächte. Eine
mit war die „Privatisierung“ der ostdeut- Beseitigung der Rückstandshalden der Ka-
schen Kaliindustrie plus der 750 Mill. DM liwerke („Kalihalden“) wurde bislang in
Steuergelder vollzogen. Somit sind heute keinem Fall angeordnet, obwohl diese
alle Kalibergwerke in der Hand der K+S Salzhalden mit ihren Haldenabwässern
Aktiengesellschaft mit Sitz in Kassel. enorme Umweltbelastungen darstellen und
Hauptaktionär ist der Chemie-Multi BASF, neben der Versalzung der Flüsse als das
der über die Guano Werke GmbH 49,5 % ökologische Hauptproblem des Kaliberg-
der Aktien hält; der Rest ist Streubesitz. baus gelten dürfen. Das Bestreben der Ka-
6liindustrie geht dahin, über die Genehmi- herum zu kommen. Langfristig bedeutet
gung von Abschlussbetriebsplänen die dies, dass Folgekosten von der Öffentli-
stillgelegten Bergwerke samt Kalihalden chen Hand oder von betroffenen Dritten
aus der Bergaufsicht zu entlassen, in der aufzubringen sind.
Hoffnung dann um Sanierungsarbeiten
Abbildung 2 – Übersicht aller in Deutschland abgeteuften Kalischächte (mit Änderungen,
nach Hofmann, 1972)
71.2 Werk Sigmundshall länder, 2002). Im Jahr 2000 waren 38 Mil-
lionen Tonnen Hartsalz-Vorräte nachge-
Entwicklung des Bergbaus wiesen. Durch die Mitgewinnung des Kie-
serits wird der Bergbau auf Sigmundshall
Das Kalibergwerk Sigmundshall der K+S für weitere 20 Jahre ermöglicht.
Kali GmbH liegt beim Ort Bokeloh west-
lich der Stadt Wunstorf. Die Lagerstätte Die Entscheidung den Bergbau auf das
der ca. 250 Millionen Jahre alten Zech- kieseritreiche Hartsalz des Flözes Stassfurt
stein-Salze ist durch die drei Schächte (von auszuweiten kam angeblich nur zustande,
NW nach SE) Weser, Sigmundshall und weil durch einen Beschluss des Nieder-
Kolenfeld erschlossen. Das Werk nahm sächsischen Landtags vom 5. Mai 1999 die
1904 die Produktion von Kalisalz auf und Verpflichtung zur Entrichtung des Förder-
fördert heute jährlich ca. 3 Millionen Ton- zinses aufgehoben wurde, wodurch der
nen Kalirohsalz und Kieserit (Siehe Tabel- Landeskasse 15 Millionen DM Einnahme-
le 1) zu Tage. Der Betrieb hat ca. 800 Be- verluste entstehen (Niedersächsischer
schäftigte, wovon etwa 410 im Grubenbe- Landtag, 1999; HAZ, 1999). Demgegen-
trieb tätig sind. (EMC, 2003; Sessler und über verkündete Dr. Ralf Bethke, Vorsit-
Holländer, 2002). zender des Vorstands der K+S Aktienge-
sellschaft: „Positiv bewerten wir auch die
Bis 2001 wurde auf Sigmundshall nur der Marktchancen für unseren ESTA-Kieserit.
Sylvinit des Flözes Ronnenberg abgebaut, Der zunehmende Bedarf an Schwefel als
der im Mittel ca. 17 % K2O (entspricht 25 Pflanzennährstoff in der Landwirtschaft
% KCl) enthält. Seit 2001 wird nun auch eröffnet auch in Europa gute Nachfrage-
das Hartsalz des Flözes Stassfurt gewon- chancen für diesen Spezialdünger. Durch
nen, welches zwar einen geringeren K2O- den Bau unserer neuen Produktionsanlage
Gehalt von 11,6 % aufweist und auch am Standort Sigmundshall haben wir uns
schwieriger zu verarbeiten ist, aber zusätz- auf diese Entwicklung rechtzeitig und kos-
lich 32,7 % des Magnesiumsulfates Kiese- tengünstig vorbereitet“ (K+S, 2001).
rit enthält (Gerland, 2000; Sessler und Hol-
Tabelle 1 - Einige wichtige Salzminerale und Salzgesteine
Halit NaCl
Sylvin KCl
Kieserit MgSO4·H2O
Anhydrit CaSO4
Gips CaSO4·2H2O
Steinsalz Gestein aus Halit
Sylvinit Gestein aus Sylvin + Halit
Kieseritisches Hartsalz Gestein aus Sylvin + Halit + Kieserit
REKAL-Anlage luminium). Diese Anlage hat eine Verar-
beitungskapazität für 100 000 Tonnen
Im Jahr 1995 ging auf Werk Sigmundshall Salzschlacke pro Jahr und ist von Anfang
eine Anlage zur Aufbereitung von Salz- an praktisch ausgelastet. Mit Beginn des
schlacke aus der Sekundäraluminium- Salzschlacke-Recyclings wurde auch mit
Produktion, die sogenannte REKAL- der Ablagerung der REKAL-Rückstände
Anlage, in Betrieb. (REKAL ist ein Acro- auf der Kali-Rückstandshalde Sigmunds-
nym für Rezyklierung von Kalium und A- hall begonnen, die zunächst von der Berg-
8behörde nur für einen Versuchszeitraum auch die Aufbringung einer Deckschicht
von 5 Jahren genehmigt worden war. Diese aus REKAL-Rückstand dienen, der mit
eigentlich völlig bergbaufremde Tätigkeit Rauchgasreinigungsrückständen und
wird in Niedersachsen durch die Bergbe- Kraftwerksaschen vermischt wird, um eine
hörden nach Bergrecht und nicht durch die Verfestigung durch zementähnliche Ab-
Abfallbehörden nach Abfallrecht geneh- bindereaktionen zu erzielen. Aus Sicht der
migt. Umweltschutzverbände hat der als „gefähr-
licher Abfall“ eingestufte, schwermetall-
haltige und möglicherweise dioxinbelastete
Entstehung und Erweiterung der Rück- REKAL-Rückstand auf der Kalihalde
standshalde nichts verloren.
Die Rückstandshalde des Kaliwerkes wur-
de mit dem Beginn der Rohsalzverarbei- 1.3 Sekundäraluminium-Industrie und
tung angelegt, also Anfang des 20. Jahr- Salzschlacke-Recycling
hunderts und ist seit dem zu ihrer heutigen
Größe angewachsen (ca. 15 Mill. m³, 135 Zwischen der Sekundäraluminium-
m Endhöhe über Terrain, derzeit etwa 0,36 Industrie und dem Werk Sigmundshall
km² Basisfläche). Die Halde besteht aus bestehen Verbindungen, indem das im
den Rückständen der Kalisalzverarbeitung, Aluminium-Recycling eingesetzte
also im Wesentlichen aus Steinsalz, das Schmelzsalz von K+S unter den Marken-
nach verschiedenen Verfahren von dem namen Montanal und Alasal hergestellt
Kaliummineral Sylvin abgetrennt wird. Da und geliefert wird. Das verbrauchte
nur ein Teil der anfallenden Rückstände als Schmelzsalz, also die Salzschlacke, wird
Versatz in die ausgebeuteten Kaliabbaue von K+S zur teilweisen Verwertung zu-
zurück gebracht werden kann, wird der rückgenommen, wofür die Firma in ihren
Rest bisher auf Halde gelegt. Dies ge- Broschüren auch bei ausländischen Kun-
schieht über Bandförderanlagen, die bis den ausdrücklich wirbt („Systemanbieter“).
zum Haldenplateau hinaufreichen. Da die Durch die Deponierung der REKAL-
genehmigte Haldenfläche in wenigen Jah- Rückstände auf der eigenen Kalihalde (de
ren zugeschüttet sein wird, läuft zurzeit ein facto Sondermüll-Deponie) hat K+S einen
Genehmigungsverfahren zur Haldenerwei- Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen
terung um weitere 3,8 Millionen m³. Salzschlackeaufbereitern, die sich um eine
vollständige stoffliche Verwertung bemü-
Von der Halde werden Salzpartikel in die hen (Schneider und Wolf, 1998).
Umgebung verweht, wo sie zu Korrosions-
schäden an Metallgegenständen (Dachrin-
nen, Autos, etc.) und Schäden an der Vege-
tation führen. Durch Niederschlag entste-
hen konzentrierte salzhaltige Haldenab-
wässer, die teilweise versickern und das 2. Produktionsabläufe, Stoff-
Grundwasser versalzen und teilweise zu- ströme und Abfallströme
sammen mit Produktionsabwässern in die
Leine eingeleitet werden.
2.1 Förderung von Kali-Rohsalz und
Mit der Begründung, die Versickerungsrate hergestellte Produkte
von Niederschlag auf der Halde vermin-
dern zu wollen und die Haldenfläche wie- Abgebaut wird das Sylvinitlager (Flöz
der nutzbar zu machen, verfolgt K+S ver- Ronnenberg) mit 2 bis 30 Meter Mächtig-
schiedene Projekte zur Abdeckung und keit und durchschnittlichen K2O-Gehalten
Begrünung der Halde. Diesem Zweck soll um 17 %, und seit 2001 das Hartsalzlager
9(Flöz Stassfurt) mit 11,6 % K2O und daher auch zu einer Reduktion des jährli-
32,7% Kieserit. Die Tagesproduktion liegt chen Haldenbedarfs.
heute bei 12 000 t Rohsalz. Die Förderung
erfolgt über Schacht Sigmundshall Für den deutschen Kalibergbau insgesamt
(Schachtkapazität 650 t/h) aus Tiefen zwi- wird angegeben, dass von dem geförderten
schen 350 und 1400 Meter, wobei Gebirgs- Kali-Rohsalz 22 % zu einem verkaufsfähi-
temperaturen von über 65 °C auftreten gen Produkt veredelt werden, 65 % als
können. Für die Grubenbewetterung sorgt feste Rückstände und 13 % als flüssige
ein Grubenlüfter mit einer installierten Abfälle (Endlaugen) anfallen. Von den
Leistung von 1,2 Megawatt, der eine Wet- festen Rückständen werden 89 % auf Kali-
termenge von 27 000 m3/min durch das halden abgelagert und 11 % als Versatz
Grubengebäude befördert. Das entspricht eingebracht. Von den Salzlaugen werden
einer Menge von 36 000 t Luft / Tag (also ca. 62 % im geologischen Untergrund ver-
der 3-fachen Rohsalzförderung!), die außer presst (wovon ca. 10 % aber wieder auf-
zur Wärmeabfuhr auch deshalb erforder- steigen) und 38 % direkt in Flüsse eingelei-
lich ist, weil zahlreiche Dieselfahrzeuge im tet. Es wird geschätzt, dass die spezifi-
Einsatz sind und weil die Explosions- schen Entsorgungskosten pro Tonne ver-
schwaden aus den Abbauen entfernt wer- markteten Kalidüngers sich folgenderma-
den müssen (TU Berlin, 1999). ßen darstellen (Symonds and COWI,
2001):
Hartsalz und Sylvinit werden getrennt und
alternierend gefördert und verarbeitet. Das • Ca. 0,25 – 0,30 € für Einleitung in
sylvinitische Rohsalz wird in einem Heiß- Gewässer
lösebetrieb und in einer Flotationsanlage • Ca. 1,00 – 1,20 € für Verpressung
verarbeitet. Für das kieseritische Hartsalz in geologischen Formationen
wurde 2001 eine elektrostatische Aufberei- • Ca. 1,00 – 1,20 € für Ablagerung
tungsanlage (ESTA-Anlage) in Betrieb auf Kalihalden
genommen. • Ca. 3,25 – 3,90 € für Versatz bei
steiler Lagerung (Sigmundshall)
Die Förderung sylvinitischer Rohsalze lag • Ca. 6,25 – 7,50 € für Versatz bei
1999 (vor Beginn der Hartsalzförderung) flacher Lagerung
bei 2,9 Mill. t/a (NLfB, 2000), 2000 bei ca.
2,8 Mill. t/a (Gerland, 2000), so dass sich Die Gesamtförderung an Rohsalz betrug
bei einem Sylvingehalt von 27 % jährlich bis 2001 ca. 90 Mill. Tonnen (Sessler und
etwa 2,0 Mill. Tonnen Rückstand ergeben, Holländer, 2002). In dieser Zeit sind ca. 30
der aber nicht vollständig auf der Rück- Mill. Tonnen Rückstände aufgehaldet wor-
standshalde deponiert wird, sondern zum den (Sussebach, 2002), so dass von einem
Teil auch in den Versatz geht. Ab 2001 bisherigen Verhältnis von Förderung zu
besteht die Förderung jeweils zur Hälfte Aufhaldung von 3:1 ausgegangen werden
aus Hartsalz und aus Sylvinit (Gerland, kann. Wie aus einem Genehmigungsantrag
2000). Der Anfall von Rückständen aus der auf Haldenerweiterung hervorgeht, wird
Sylvinitverarbeitung beläuft sich somit auf für einen Zeitraum von 15 Jahren ein zu-
ca. 1,0 Mill. Tonnen pro Jahr. Beim Hart- sätzlicher Haldenbedarf für 3 800 000 m³
salz mit Kieseritgehalten von 32,7 % und veranschlagt, also etwa 250 000 m³/a oder
Sylvinanteilen von 18,3 % ergibt sich ein rund 500 000 t/a. In diesem zusätzlichen
Rückstandsanteil von 49 %, also rund Haldenvolumen sind die Ablagerungen
700 000 t/a. Der spezifische Anfall von von konditionierten REKAL Rückständen,
Rückständen ist also bei Hartsalz deutlich die mit ca. 52 000 t/a (Wöhler, 1999) an-
geringer als bei sylvinitischen Rohsalzen. gegeben werden, offenbar bereits enthal-
Die Produktionsumstellung ab 2001 führt ten. Das beantragte Deponievolumen
scheint plausibel, wenn man einen etwas
10höheren Versetzungsgrad als in der Ver- fluss-Elektrolyse und der Aluminium-
gangenheit annimmt. Sekundärschmelze zum Recycling von
Aluminiumschrotten unterscheiden. Wäh-
Aus den bergmännisch gewonnenen Roh- rend Primäraluminium sich durch eine
salzen werden in der nachgeschalteten Ka- große Reinheit auszeichnet und daher uni-
lifabrik Kalidünger verschiedener Qualitä- versell verwendbar ist, ist bei Sekundär-
ten (KCl 99%, KCl 97%, 60er fein) mit aluminium ein mehr oder weniger großer
einer K2O Menge von 330 000 t/a erzeugt. Anteil an „Verunreinigungen“ in Form
In der neuen ESTA-Anlage wird ein Kiese- früherer Legierungsbestanteile enthalten.
rit-Produkt hergestellt, das als Magnesium- Diese können zwar weitgehend entfernt
sulfatdünger vermarktet wird (300 000 t/a). werden, was aber mit weiterem Einsatz
Außerdem werden die Schmelzsalze Mon- von Energie und Rohstoffen und mit Ver-
tanal und Alasal hergestellt, bei denen es lusten, sowie mit Abfällen und Emissionen
sich um sylvinitisches Kalirohsalz handelt, verbunden ist. Primäraluminium wird be-
das mit Flussspat und evtl. zusätzlich etwas vorzugt für Knetlegierungen für Walzwer-
KCl vermahlen wird. Die Produktion be- ke und Strangpressen verwendet, während
trägt ca. 120 000 t/a (Gerland, 2000). In Sekundäraluminium für Gießereiprodukte
der REKAL-Anlage werden jährlich ca. zum Einsatz kommt (besonders Autoin-
90 000 t Salzschlacke verarbeitet. Dabei dustrie).
fallen neben dem rückgewonnenen Kali-
umchlorid auch Ammoniumsulfat, sowie
phosphat- und sulfathaltige Lösungen an, Aluminiumhütten zur Primärerzeugung
die in der Düngemittelherstellung (!) ver- von Aluminium
wendet werden (Wöhler, 1999).
Aluminiummetall wird primär durch
Schmelzelektrolyse von Aluminiumoxid
erzeugt. Um eine Tonne (1000 kg) Primä-
2.2 Aluminiummetallurgie und Salz- raluminium (synonym: Hüttenaluminium)
schlacke-Recycling herzustellen werden etwa 2 Tonnen Alu-
miniumoxid benötigt, die aus ca. 4 Tonnen
Bei der Metallurgie des Aluminiums muss Bauxit (Siehe Tabelle 2) gewonnen wer-
man zwischen der Primärerzeugung von den.
Aluminium aus Bauxit durch Schmelz-
Tabelle 2 - Einige wichtige Aluminiumphasen
Böhmit γ-AlOOH
Diaspor α-AlOOH
Gibbsit (Hydrargillit) Al(OH)3
Korund Al2O3
Magnesiumspinell MgAl2O4
Kryolit Na3AlF6
Bauxit Gemenge aus verschiedenen Mineralen
Das Aluminiumerz Bauxit (Beauxit; nach Al(OH)3 + NaOH = Na+ + [Al(OH)4]-
dem Ort Les Beaux) wird nach Feinmah- “Bauxit” + Natronlauge = Na-aluminat
lung im Bayer-Prozess mit Hilfe von Nat-
ronlauge in Autoklaven bei ca. 143°C etwa Die Aluminiumträger (Gibbsit, Böhmit,
30 Minuten lang aufgeschlossen: Diaspor) werden dabei aus dem Bauxit
heraus gelöst, während Silikate nur teil-
weise zersetzt werden und Eisenoxide
11praktisch ungelöst bleiben. Der unlösliche schlamm verbleiben, treten Alkaliverluste
Rückstand (Rotschlamm) wird deponiert auf, die ersetzt werden müssen.
(Abbildung 3). Das als Natriumaluminat
gelöste Metall wird durch Abkühlung als
reines Aluminiumhydroxid wieder ausge-
fällt, abfiltriert und bei 1200 bis 1300 °C
zu Oxid kalziniert (Energiebedarf ca. 3300
kJ/kg Al2O3 im Wirbelschichtofen (Ull-
mann, 1976)). Wegen der Bildung von
Natrium-Aluminium-Silikaten als uner-
wünschten Nebenprodukten die im Rot-
Abbildung 3 – Rotschlammdeponie der Vereinigten Aluminiumwerke, bei Stade. Größe
mehr als 1 km² !
12Folgende Verbrauchszahlen für Rohstoffe der Aluminiumgewinnung muss dieses
und Energie zur Herstellung von 1 t Al2O3 CO2 zu dem CO2 aus der Stromerzeugung
werden genannt (Tabelle 3): hinzu addiert werden.) Bei der elektrolyti-
schen Gewinnung von Primäraluminium
Tabelle 3 - Verbrauchszahlen zur aus dem kalzinierten Aluminiumoxid wer-
Herstellung von 1 t Al2O3 * den pro Tonne Metall durchschnittlich et-
Parameter Typische Werte, kg/t Al2O3 wa 15 700 kWh elektrische Energie
Bauxit 1970 - 2250 (14 000 kWh bei modernsten Anlagen)
NaOH (50%) 33 - 160 benötigt und 1,5 Tonnen Kohlendioxid
CaO 35 - 110 emittiert. Der kumulierte Primärenergiebe-
Wasser 1000 - 6000 darf der Primäraluminiumgewinnung aus
Energie GJ/t 8.0 - 13.5 Bauxit liegt jedoch wesentlich höher und
*) EU (2000) betrug 1990 in der BRD 163.730 MJ je t
unlegiertes Primäraluminium (Schucht,
1999).
Der nächste Schritt ist die Schmelzfluss-
Elektrolyse zur Herstellung des Metalls. Problematisch sind aber auch Emissionen
Dabei wird das Aluminiumoxid in einer von flüchtigen Fluor-Verbindungen (1,1 kg
Kryolit-Schmelze bei 900°C gelöst und Fluorid pro Tonne Aluminium; 0,5 kg bei
zwischen einer Anode aus Petrolkoks und modernen Anlagen), darunter auch die
Pech und einer Kathode aus Graphit bzw. Treibhausgase CF4 und C2F6, mit Treib-
Stahl (Stahlwanne) auf elektrochemischem haus-Potentialen von 6500 bzw. 9200 be-
Weg reduziert (Hall-Héroult Prozess): zogen auf CO2. Ca. 60 Prozent der anthro-
pogen verursachten Fluorkohlenstoff-
Anodenreaktion: Emissionen wurden 1995 der Primäralu-
C + 2 O2- = CO2 + 4e- minium-Industrie zugeschrieben. Der An-
Kathodenreaktion: teil von CF4 und C2F6 am anthropogenen
Al+++ + 3 e- = Al Treibhauseffekt liegt insgesamt bei ca. 0,2
Prozent (GDA, 2003). Weitere Emissionen
Wie man an der Anodenreaktion sieht, sind SO2 und PAKs bei der Herstellung der
entsteht hierbei CO2 und die Anode wird Anoden. (Tabelle 4)
verbraucht. (Bezüglich der Klimarelevanz
der Stoffströme und der Schadstoffproduk-
Tabelle 4 - Atmosphärische Schadstoff- tion kann einer Life Cycle Studie des In-
emissionen pro Tonne Primäraluminium ternational Aluminium Institute (2003)
CO2 > 1 500 kg entnommen werden, auf die hier verwiesen
NOx, SO2, CO, VOC 173 kg wird.
Fluor-Verbindungen 1,5 kg
Auf der anderen Seite tragen Aluminium-
Insgesamt betragen die atmosphärischen teile in Kraftfahrzeugen wegen der Ge-
Schadstoffemissionen (ohne CO2) der wichtsersparnis auch zu geringerem Treib-
Aluminium-Primärerzeugung etwa 204 stoffverbrauch und damit zur Vermeidung
kg/t Aluminium, wovon 85% aus der von Treibhausgasemissionen bei. Aller-
Verbrennung fossiler Brennstoffe für die dings muss ein PKW (nach Angaben der
Tonerdeherstellung (Prozessenergien) und Aluminium-Industrie) erst einmal 60 000
zur Elektrolyse (Kohleverstromung) stam- km fahren, bis sich der erhöhte Energiein-
men und vor allem aus Schwefel- und put zur Aluminiumherstellung (Primäralu-
Stickoxiden, Staub, Kohlenmonoxid und minium) ökologisch amortisiert hat (GDA,
Kohlenwasserstoffen bestehen (Schucht, 2002). Außerdem besteht bei den KFZ-
1999). Eine sehr detaillierte Untersuchung Herstellern die Tendenz, Einsparungen imVerbrauch gleich wieder zunichte zu ma- ökologischen Nutzen durch Leichtmetall-
chen, z.B. durch breite Reifen oder serien- teile unterm Strich nicht gesprochen wer-
mäßige Klimaanlagen, so dass von einem den kann.
Tabelle 5 - Primär- und Sekundär-Aluminium Produktion in Deutschland *
Jahr 1991 2000 2001 2002
Hüttenaluminium (t) 690.000 644.000 652.000 653.000
Sekundäraluminium (t) 542.000 572.000 623.000 666.000
*) Quelle: Wirtschafts-Vereinigung Metalle: Metallstatistik 2001, 2002
Tabelle 6 - Primär- und Sekundär-Aluminium Produktion in Europa* (in Tausend
Tonnen)
1997 1998 1999 2000 2001
Recyceltes Aluminium 1907,0 2149,6 2198,7 2362,3 2523,1
Hüttenaluminium 3042,7 3229,5 3338,3 3413,0 3482,5
*) Quelle : OEA (http://www.oea-alurecycling.org/d/eckdaten.html)
Sekundäraluminium Herstellung verbundenen hohen CO2-
Emissionen (Kyoto-Protokoll!) nicht zu
Durch Einschmelzen von Alumini- Lasten der Bundesrepublik, sondern der
umschrotten, aluminiumhaltiger Aufberei- Herstellerländer.)
tungsprodukte (z.B. Grüner Punkt) und
Aluminium-Krätzen wird "Sekundäralumi- In Deutschland gibt es derzeit ein gutes
nium" hergestellt. Mittlerweile wird in Dutzend Betriebe, die Sekundäraluminium
Deutschland bereits mehr Sekundäralumi- aus Alu-Schrotten herstellen (Tabelle 7).
nium als Hüttenaluminium erzeugt, wäh- Durch Übernahmen und Umfirmierungen
rend in der EU insgesamt noch der Primär- ist das Bild unübersichtlich. Ein weiteres
aluminiumanteil überwiegt (Tabelle Problem besteht in der nicht immer mögli-
5 und 6). Insgesamt gingen im Jahre 1995 chen scharfen Trennung zwischen Um-
in der Bundesrepublik Deutschland ca. schmelzwerken (remelters), die sortenreine
2.142.800 t Aluminium in die unterschied- Produktionsabfälle oft firmenintern um-
lichen Anwendungsfelder (Hoberg, 1997), schmelzen, und Recyclingbetrieben (refi-
wodurch Deutschland zum Nettoimporteur ners), die gemischte Schrotte der Abfall-
für Aluminium wird. (Durch den Import wirtschaft (z.B. Grüner Punkt) stofflich
von Primäraluminium fallen die mit seiner verwerten.
14Tabelle 7 - Sekundäraluminium-Betriebe in Deutschland
Firma Standort(e) Sekundäraluminium-
Kapazität (t / a) *
Aluminium Rheinfelden GmbH Rheinfelden > 25 000
Aluminiumschmelzwerk Oetinger Weißenhorn, Berlin 130 000
BAGR GmbH Berlin
Gottschol Aluminium GmbH Ennepetal
Honsel GmbH + Co. KG Meschede
Karl Konzelmann GmbH Hannover, Neu-Ulm 120 000 (zusammen)
BAS (2001): 59 000
Metallwerke Bender GmbH Krefeld
Metallhüttenwerke Bruch GmbH Dortmund
Metallwarenfabrik Stockach Stockach
Trimet AG Essen, Harzgerode, Sömmerda 70 000
VAW-IMCO Guß und Recycling Grevenbroich, Töging
Wuppermetall GmbH Wuppertal
*) Kapazitätsangaben sind nur in Einzelfällen veröffentlicht
Dass es sich bei Aluminiumschrotten um Energiebedarf für das Salzschlacke-
wertvolle Sekundärrohstoffe handelt, Recycling enthalten, so dass im Vergleich
macht ein Blick auf die Marktpreise deut- zu Primäraluminium der Energieverbrauch
lich. Für Reinaluminiumdraht wurde im eher bei 12 % liegt (Schneider und Wolf,
April 1997 bis zu 2.700 DM/Tonne be- 1998). Weiter muss hier berücksichtigt
zahlt. Selbst schlechter einzuordnende werden, dass ca. 20 % des Aluminiumme-
Schrotte wie Späne oder Gußschrott mit talls beim Recycling hauptsächlich in Form
Verunreinigungen an Eisen erzielen noch von Aluminiumoxid „verloren“ gehen, die
Marktpreise zwischen 1.400 und 1.650 durch Primäraluminium wieder ergänzt
DM/Tonne. Gleichzeitig lag der Preis für werden müssen. Wenn also der Energiebe-
Aluminium High Grade an der London darf pro Tonne Primäraluminium mit 100
Metal Exchange im Durchschnitt bei etwa Einheiten angesetzt wird, der für Sekun-
2.740 DM/Tonne (Hoberg, 1997). däraluminium mit 12 Einheiten, dann sind
für eine gleich bleibende Aluminiummen-
Im Vergleich zur Primärherstellung ist der ge von einer Tonne 0,8 t*12 Energieein-
Energieeinsatz für Sekundäraluminium heiten plus 0,2 t*100 Energieeinheiten =
deutlich geringer. Eine australische Abfall- 29,6 Energieeinheiten aufzuwenden. Die
behörde versucht dies so deutlich zu ma- tatsächliche Energieeinsparung relativiert
chen: sich also von 95 % auf maximal 70 %.
Did you know ? By recycling one alumin- Bei der Sekundäraluminiumerzeugung
ium can you are saving enough energy to werden 19.505 MJ Primärenergie pro t
run your television for three hours unlegiertes Sekundäraluminium ver-
(www.wastewise.wa.gov.au). braucht, wovon ca. 47% auf den Ein-
schmelzvorgang im Trommelofen entfallen
Nach Angaben der Industrie (EU, 2000) ist und 11% auf die Schmelzreinigung und
der Energieaufwand für Sekundär- das Vergießen. Weitere 18% werden für
Aluminium nur 5% des Energieaufwands die Schrottverarbeitung und Krätzeaufbe-
zur Herstellung der gleichen Menge Pri- reitung benötigt und nochmals 18 % für die
mär-Aluminium; es werden also 95 % Salzschlackeaufarbeitung. Auf den Trans-
Energie eingespart. Allerdings ist in die- port entfallen knapp 6% des Energie-
sem häufig zitierten Wert noch nicht der verbrauchs (Schucht, 1999).
15Bevor Aluminiumschrott eingeschmolzen 4Al + 3O2 Æ 2Al2O3.
werden kann, werden zunächst organische
Verunreinigungen so weit wie möglich Beim Schmelzen und Gießen von Alumi-
abgetrennt. Dies geschieht in der Regel nium an Luft bei Temperaturen von etwa
durch einen vorgeschalteten Pyrolysepro- 800°C erfolgt die Metalloxidation noch
zess und anschließendes Blankglühen. sehr viel schneller. Die dann entstehende
"Krätze" (ein Gemisch von feinkörnigen
Das Einschmelzen von gemischten und Oxidpartikeln und Metall) kann die Ober-
verunreinigten Aluminiumschrotten erfolgt fläche der Schmelze cm-dick bedecken.
praktisch ausschließlich in Drehtrommel- Der Metallgehalt von Krätzen kann im
öfen mit Salzbad. Nachdem das „Schmelz- Bereich zwischen < 20 bis 78 % liegen.
salz“ geschmolzen ist, wird der Alumini-
umschrott nach und nach zugegeben und Zur Rückgewinnung von Aluminium wer-
eingerührt. Die Salzschmelze schwimmt den Schrotte und Krätzen, teilweise auch
als Schlackeschicht auf dem geschmolze- dioxinhaltige aluminiumreiche Flugaschen
nen Metall und ist mehrere Dezimeter dick. der Sekundärschmelzbetriebe, in Dreh-
trommelöfen unter einer Abdeckung aus
Die eingesetzten Schmelzsalze sind Mi- Schmelzsalz eingeschmolzen, um die Oxi-
schungen aus etwa 70 % NaCl, 28 % KCl dation des Metalls möglichst gering zu
und 2 % (0 - 6%) CaF2 die unter Bezeich- halten. Gleichzeitig fungiert die Salz-
nungen wie RESAL, ALASAL und schmelze als Flussmittel, das die Trennung
MONTANAL im Handel sind. Sie binden der metallischen Schmelzphase von anhaf-
die Oxide und andere Verunreinigungen zu tenden Verunreinigungen erleichtert.
einer Salzschlacke mit einem Restanteil Schließlich nimmt die Salzschmelze Ver-
von etwa 10 % Aluminium-Metall. Der unreinigungen auf, z.B. oxidierte Legie-
Salzschlackenanfall pro Tonne produzier- rungsbestandteile wie Mg, Ca, Li, Cu, Zn,
ten Sekundäraluminiums liegt nach Feige As, oder Verbrennungsrückstände von or-
und Merker (2001) je nach Einsatzmaterial ganischen Anteilen (Farb- und Lackreste,
zwischen 200 und 400 Kilogramm, kann Kunststoffbeschichtungen, Schneidöl, etc.)
aber auch bis zu 700 Kilogramm erreichen. die in den Schrotten enthalten sind.
Nach Schneider und Wolf (1998) sind es
400 bis 700 kg/Tonne Sekundäraluminium. Häufig ist auch eine Reinigung des ge-
Diese Angaben decken sich mit Angaben schmolzenen Sekundär-Aluminiums von
zum Bedarf an Schmelzsalz von ca. 300 Magnesium („De-Magging“) und anderen
bis 500 kg pro Tonne Sekundäraluminium Legierungsmetallen erforderlich. Dazu
(K+S, 2003; Umweltbundesamt Wien, wird in den meisten Fällen Chlorgas in die
1999). Die verunreinigte Salzschmelze Schmelze eingeleitet, wodurch die Legie-
wird vom erschmolzenen Aluminium ge- rungsmetalle in die Chloride überführt
trennt abgezogen und in großen Blöcken werden und sich mit der Salzschlacke ver-
zu Salzschlacke erstarren lassen. (Die da- einigen. Auch hierbei treten „verborgene“
bei verloren gehende Wärmeenergie kann Energieverluste auf (Herstellung von
abgeschätzt werden zu ca. 1,08 MJ/t.) Chlorgas und von Magnesiummetall, etc.).
Aluminium kann durch Oxidation verhält-
nismäßig leicht wieder zu Aluminiumoxid Zum Abfallaufkommen vergleiche Tabelle
zurückverwandelt werden gemäß: 8.
16Tabelle 8 - Abfälle der Sekundäraluminiumerzeugung ***
Abfall bzw. Anfall Menge Behandlung Anmerkung zur
Reststoff kg/t Al Behandlung
Salzschlacke Schmelzen im 300-500 Aufarbeiten mit Deponieverbot
Drehtrommelofen Löse-/ Kristallisa-
tionsver-fahren,
Gewinnung der
Wertstoffe
Al-Granulat,
Mischsalz,
NMP**)
Filterstaub Abgasreinigung 10-35 Deponie mit vor- keine obertägige
gelagerter Behand- Deponierung,
0,1-10 *) lung oder Unterta-
gedeponie, teilw. thermische Be-
gemeinsam mit handlung mög-
Salzschlacke auf- lich
gearbeitet, oder
Einsatz in Stahlin-
dustrie
Ofenausbruch Schmelzofen ca. 2 teilweise gemein- keine obertägige
sam mit Krätze Deponierung,
aufgearbeitet,
sonst Laugung + Herstellung von
Deponie Ofenspritzmassen
*) bei Einsatz des Closed Well Ofens
**) Nicht metallische Produkte (Oxiton)
***) Quelle: Umweltbundesamt Wien (1999)
Beispiel: Aluminiumwerke im Brinker Ha-
fen, Hannover Ebenfalls im Brinker Hafen befindet sich
die zur B.U.S. Berzelius Umwelt AG gehö-
Im Brinker Hafen in Hannover ist die Fa. rende ALSA Aluminium-Salzschlacke
Karl Konzelmann GmbH Metallschmelz- Aufbereitungs GmbH (ehemals Hansa) mit
werke (früher BAS) angesiedelt, die auch 110 Beschäftigten. In diesem Werk wird
ein Schwesterunternehmen in Neu-Ulm ähnlich wie bei K+S auf Sigmundshall
betreibt und heute zu 100 % zur B.U.S. Salzschlacke recycelt, um daraus Reste
Berzelius Umwelt AG gehört. Die beiden von Aluminiummetall, Aluminiumoxid
Konzelmann-Werke in Hannover und (Oxiton; Serox) und Schmelzsalze zurück
Neu-Ulm haben je eine Kapazität von zu gewinnen. Zusammen mit dem ALSA
70.000 Tonnen Aluminiummetall pro Jahr Schwesterbetrieb in Lünen (ehemals
und beschäftigen 270 Angestellte (EMC, SEGL) produziert ALSA rund 170.000
2003). Die Produktion der beiden Werke Tonnen Oxiton pro Jahr (hazworld.com,
zusammen beträgt ca. 120.000 t Al/a (ca. 2003) und hat damit beim Recycling von
1/4 Marktanteil der deutschen Sekundär- Salzschlacke einen Marktanteil von 44% in
aluminium-Erzeugung) und begründete in Europa. Die Kapazität der ALSA-Anlagen
2001 einen Umsatz von ca. 175 Mill. € beträgt zusammen 250.000 Tonnen Salz-
(B.U.S, 2001). schlacke pro Jahr (EMC, 2003) und ist voll
17ausgelastet: 1999 249.000 Tonnen Durch- reste, die mit Ausnahme der feinsten Parti-
satz (B.U.S. 1999). kel im Salzschlacke-Recycling zurück ge-
wonnen werden können. Hierzu werden
die erstarrten Blöcke aus Salzschlacke zu-
Salzschlacke-Recycling nächst gebrochen und abgesiebt um Alu-
minium-Granalien abzutrennen.
Typische Salzschlacken (Tabelle 9) enthal-
ten um 10% eingeschlossene Aluminium-
Tabelle 9 - Typische Zusammensetzung von Salzschlacke *
Inhaltsstoff Typischer Gehalt (%) Schwankungsbereich (%)
Metallisches Aluminium 8 5-20
Wasserlösliche Salze 37 20-40
Unlösliche Bestandteile 55 45-75
PCDD/F 5 ng/kg ITEQ (?**)Tabelle 10 - Salzschlacke-Recyclingbetriebe
Firma/ Ka- Eingesetzter Abfall Input Produkte Output Quellen
pazität (t/a) (t/a)
ALSA Salzschlacke ~280 000 t „Serox“ (Oxiton) 170 000 (1-3)
Werk Hannover Filterstäube Ammoniumsulfat
(früher HAN- Krätzen Schmelzsalze
SE) Kugelmühlenstaub Tiegel- Aluminium- > 7000
+ auskleidungen + Granulat
Werk Lünen Filterkuchen Gasreinigung +
(früher SEGL) Schlämme Metallfällung
K+S Salzschlacke 90 000 KCl 11 800 (5)
Sigmundshall Montanal 120 000*
100 000 t/a Alasal 6 000*
Al-Granulat 3 600
Ammoniumsulfat 2 600
Oxiton ---
REKAL-Rückstand 74 000
Ur-Chemie Salzschlacke (1999) 28 000 Salze 18 011 (2)
Bad Säckingen, Filterstäube ? Al-Granulat 6 155
Asperg, Dort- „Oxidur“ 9 608
mund
60 000 t/a
Deutschland Salzschlacke 380 000 (4)
insgesamt:
*) aus primärer Produktion
(1) hazworld.com
(2) Landesumweltamt NRW (2001)
(3) Feige & Merker (2001)
(4) VDS (2000)
(5) Wöhler (1999)
werden musste (Eidgenössisches Departe-
Zu den in Deutschland selbst anfallenden ment des Innern, 1997; Ständerat, 1997;
Aluminium-Salzschlacken kommen Salz- The News, 1997). Diese Entsorgung er-
schlackeimporte (Tabelle 11) aus anderen folgte über die Firma SEGL (jetzt ALSA)
Ländern wie Österreich, Dänemark und in Lünen, indem das Oxiton dort zum
sogar USA (Pfaderer, 2002; STENA Alu- größten Teil auf einer firmeneigenen De-
minium A/S, 2002; Welbourne, 2001) hin- ponie auf Waltroper Stadtgebiet endgela-
zu, die in Deutschland verwertet werden gert wurde.
(sollen). Eine vermutlich einmalige Aus-
nahmesituation war der Import von 33 000 Unter Bezug auf eine Quelle aus 1994 ge-
Tonnen schwermetall- und dioxinhaltiger ben Krone und Rombach (1995) die euro-
Salzschlacke aus Setubal in Portugal, die päischen Salzschlackeaufbereitungskapazi-
dort illegal von der Schweizer Firma Re- täten mit 640 000 t/a an, während die an-
fonda deponiert worden war und auf fallenden Salzschlacken im gleichen Jahr
Betreiben der portugiesischen Regierung ca. 500 000 t/a ausmachten.
auf Kosten (ca. 18 Mill. DM) Portugals
und der Schweiz ordnungsgemäß entsorgt
19Tabelle 11 – Bekannte Salzschlackeimporte nach Deutschland
Ursprung Al-Kapazität (t/a) Salzschlacke-Exporte Quelle
AMAG-ASA (AT) 35 000 20 000 t/a zur Salz- Pfaderer (2002)
schlackeaufbereitung in Hübner et al. (2000)
Deutschland und Norwe-
gen
STENA Aluminium 35 000 9819 t/a Salzschlacke STENA Aluminium
Kolding (DK) nach Deutschland und A/S (2002)
Norwegen
ALCOA Pittsburg ? Abreagierte Salzschlacke Welbourne (2001)
(USA) über Kanada an ALSA
Beispiel ALSA: sondern zu einem geringeren Anteil sich
auch mit dem Luft-Stickstoff verbindet:
Die ALSA Aluminium-Salzschlacke Auf-
bereitungs GmbH betreibt zwei zentrale 2 Al + N2 Æ 2 AlN
Anlagen, eine in Lünen (NRW) und die
andere in Hannover. Der Stoffinhalt der Diese Verbindungen sind bei Kontakt mit
Salzschlacken wird dabei nach Aussage Feuchtigkeit instabil und können unter
der Industrie komplett verwertet. Als Pro- Freisetzung von brennbaren und giftigen
dukte entstehen: Gasen reagieren (Tabelle 12). Außerdem
kommt durch die Nassaufbereitung das
• Salzprodukt (RESAL-Schmelzsalz) mechanisch nicht abgetrennte, feinkörnige
• Aluminium-Metallprodukt Rest-Aluminium mit Wasser in Kontakt
• Oxidprodukt (Oxiton; „SEROX“) und reagiert dabei in dem stark korrosiven
• Ammoniumsulfat. Milieu zu einem erheblichen Teil zu Alu-
miniumhydroxid und Wasserstoff:
Das ALSA-Verfahren erfolgt in folgenden
Schritten: 2 Al + 6 H2O Æ 2 Al(OH)3 + 3 H2
- mechanische Zerkleinerung Das in größeren Mengen freigesetzte Am-
- Metallabtrennung durch Klassierung moniak entsteht bei der Reaktion von
- Auswaschen der Salzkomponenten mit Aluminiumnitrid und Wasser, wobei sich
Wasser ebenfalls Aluminiumhydroxid bildet. Bei
- Prozessgasreinigung und Gewinnung der intensiven Nassaufbereitung des
von Ammoniumsulfat RESAL Prozesses (ALSA) wird das Alu-
- Abfiltrieren der wasserunlöslichen miniumnitrid weitestgehend abreagiert.
Oxide (SEROX) und
- Auskristallisieren des gelösten AlN + 3 H2O Æ Al(OH)3 + NH3
Schmelzsalzes RESAL.
Das Ammoniak wird in einer Gasreinigung
Salzschlacken enthalten Verunreinigungen aufgefangen und zu Ammoniumsulfat-
aus Oxiden, Carbiden, Nitriden, Sulfiden, Düngemittel umgewandelt. Ein Restanteil
Phosphiden und Arseniden des Alumini- an Ammoniak verbleibt allerdings im Pro-
ums und evtl. anderer Metalle. Das Alumi- zesswasser-Kreislauf gelöst. Das filter-
niumnitrid beispielsweise stammt daher, feuchte Produkt, allgemein als "Oxiton"
dass Aluminium beim Schmelzen an Luft bekannt, weist noch einen deutlichen Ge-
nicht nur mit dem Luft-Sauerstoff reagiert, ruch nach Ammoniak auf. Bei einer Feuch-
te von 30 - 35 % hat das Oxidprodukt eine
20schlammige Konsistenz, mit einer schlech- Hinweise, dass außer den oben genannten
ten Förder- und Dosierbarkeit. Zur Verbes- Gasen auch Cyanwasserstoff in geringen
serung der Produktqualität wird bei ALSA Anteilen enthalten ist (Wöhler, 1999).
eine Nachbehandlung durchgeführt, in de-
ren Ergebnis sich die Restfeuchte auf < 25 Pro Tonne Salzschlacke entstehen ca. 10
% verringert. Dieses verbesserte Produkt, m³ (3,6 kg) dieser Gase (Tabelle 12),
"SEROX" genannt, hat eine krümelige, hauptsächlich Wasserstoff, Methan und
rieselfähige Konsistenz, mit nur noch ge- Ammoniak, die durch Absaugung in einem
ringem Geruch nach Ammoniak. Wird Volumenstrom von 5000 m³/h Abluft auf
SEROX vollständig getrocknet, verflüch- Konzentrationen unterhalb der Explosions-
tigt sich der Ammoniak und damit ver- grenze verdünnt und ins Freie abgeleitet
schwindet auch der Geruch. Weitere Gase, werden. Lediglich der Ammoniak wird
die aus Carbiden (Al4C3), Phosphiden durch Wäsche mit Schwefelsäure (0,3
(AlP), Arseniden (AlAs) und Sulfiden m³/Tonne Salzschlacke) in Form von
(Al2S3) des Aluminiums entstehen, sind Ammoniumsulfat gewonnen, das als Dün-
Methan (CH4) und Phosphin (PH3), unter- gemittel (!!) verwertet wird. Die toxischen
geordnet auch Arsenwasserstoff (AsH3) Spurengase werden durch Aktivkohlefilter
und Schwefelwasserstoff (H2S). Es gibt zurück gehalten.
Tabelle 12 - Zusammensetzung und Heizwert der entstehenden Gase, nach Krone und
Rombach (1995)
Gas Volumenanteil (Liter/m³) spez. Heizwert Heizwert
(kJ/Liter) (MJ)
H2 400 10,8 4,32
CH4 240 35,8 8,59
NH3 320
H2S 40
PH3 3
AsH3 ?
HCN ?
Der Energieinhalt der Gase, die bei einer Nach Krone und Rombach (1995) (unter
Tonne Salzschlacke anfallen, beträgt also Berufung auf die Brinker Aluminium-
10·(4,32+8,59) MJ, also rund 129 Mega- schmelzwerke, BAS) stellte sich 1994 die
Joule pro Tonne Salzschlacke. wirtschaftliche Situation der Salzschlacke-
aufbereitung folgendermaßen dar:
Zur Auflösung der Salzschlacke werden 12
bis 14 m³ Wasser benötigt, das allerdings • Die Aufbereitungskosten lagen bei 165
bei der Salzrückgewinnung in einem 5- DM/t
stufigen Vakuumverdampfer wieder zu- • Das zurück gewonnene Aluminium
rück in den Kreislauf geführt wird. Somit kann von den Salzschlackeerzeugern
müssen im Wesentlichen nur Wasserver- abgenommen werden (Anm.d.Verf.:
luste, die durch Restfeuchtigkeit in den Bei 8% Al-Metall und ca. 2000 DM/t
Produkten ausgetragen werden, ergänzt Al erbringt dies ca. 160 DM/t)
werden. Theoretisch ist somit eine prak- • Das wieder gewonnene Schmelzsalz
tisch 100-prozentige Verwertung der Salz- wird ebenfalls für 135 DM/t an die Se-
schlacke sichergestellt. kundärhütten verkauft.
21Beispiel K+S (REKAL-Verfahren): tel für Phosphin, Arsin und Schwefelwas-
serstoff eingesetzt. Der verbleibende Anteil
Das REKAL-Verfahren (Wöhler, 1999; besteht dann noch aus Wasserstoff und
Diekmann, 2002) wurde von K+S in An- Methan, die bei K+S zur Strom- und
lehnung an das Heißlöseverfahren zur Ka- Dampferzeugung eingesetzt werden. Da
lisalz-Aufbereitung entwickelt. Die me- nur der KCl-Anteil aus der Salzsschlacke
chanische Zerkleinerung der Salzschlacke extrahiert wird, verbleibt ein großer Teil
und die Abtrennung der Aluminiummetall- der gasbildenden Verbindungen im RE-
Reste ist hingegen praktisch identisch mit KAL-Rückstand. Da das Material auch
dem Verfahren bei ALSA. Der Unter- nach Durchlaufen des REKAL-Verfahrens
schied besteht also im nasschemischen Teil noch hochreaktiv und chemisch instabil ist,
und im Abfallaufkommen. findet eine vollständige Abreaktion unter
Freisetzung der Gase erst auf der Kalihalde
Beim REKAL-Verfahren der K+S wird der statt (Wöhler, 1999).
lösliche Salzanteil der Salzschlacke nicht
in Wasser komplett aufgelöst, sondern in Die bei der Gasreinigung anfallende phos-
gesättigter, heißer Salzsole (NaCl-Lösung) phat-, (arsenat- ?) und sulfathaltige Lö-
extrahiert. Durch Verwendung einer gesät- sung, sowie das Ammoniumsulfat, werden
tigten NaCl-Lösung wird das in der Salz- zur Herstellung von Düngemitteln (!!)
schlacke enthaltene NaCl nicht aufgelöst, verwendet. Auch das aus der Salzschlacke
sondern nur das wertvollere KCl, das durch zurück gewonnene Kaliumchlorid wird
anschließende Abkühlung der Salzlösung offenbar als Kalidünger (!!) verkauft und
in reiner Form auskristallisiert und abge- nicht zur Herstellung von neuem Schmelz-
trennt werden kann. Mehr als 80 % der salz eingesetzt (Schneider und Wolf, 1998;
ursprünglichen Salzschlacke verbleiben so Scheer, 2001; Krone und Rombach, 1995).
als Rückstand (Gemisch aus verunreinigten Die von K+S hergestellten Schmelzsalze
Aluminiumoxiden und NaCl), der in dieser sind somit Primärprodukte aus frisch ge-
Form nicht in den technischen Stoffkreis- wonnenen Salzen und keine Recyclingpro-
lauf rückführbar ist. Bei K+S wird dieser dukte. (Zur Relevanz für die Schadstoff-
Abfall nicht weiter stofflich getrennt, son- Kreisläufe, siehe unten.)
dern als „Abdeckmaterial“ auf der Kalihal-
de von Sigmundshall abgelagert. Nach
Auffassung von K+S ist dies keine Besei- Hergestellte Produkte
tigung sondern eine Verwertungsmaßnah-
me. Bezogen auf die getrocknete Substanz hat
Oxiton bzw. SEROX (Tabelle 13 und 14)
Die bei der nassen Salzschlackebehand- eine chemische Zusammensetzung, die
lung im REKAL-Prozess anfallenden Gase durch die Legierungsbestandteile des Alu-
werden gereinigt und in Ammoniumsulfat, minium-Metalls (im wesentlichen Silizium
Natriumphosphat (und Natriumarsenat ?) und Magnesium), sowie anhaftende Verun-
und Natriumsulfat umgewandelt (Schnei- reinigungen, z.B. von Farblackierungen,
der und Wolf, 1998). Vermutlich wird da- etc. bestimmt wird.
zu Natriumhypochlorit als Oxidationsmit-
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