Die Ausführungen beschränken sich auf die gängigen, bei der Produktion von Eisen und Stahl in den Bereichen Rohstoffkonditionierung, Hochofen, Stahlerzeugung und Stahlumformung anfallenden Abfälle.

Eisen- und Stahlproduktion

In Deutschland gibt es zwei etablierte Wege der Herstellung von Stahl (siehe unten, Bild 1). Bei der Verfahrensroute über den Hochofen (Primärerzeugung) mit seinen Vorstufen Kokerei, Sintern bzw. Pelletieren wird im Hochofen aus Eisenerzen sowie Koks und Kohle flüssiges Roheisen erzeugt, welches anschließend im Sauerstoffkonverter unter geringen Schrottzusätzen zu flüssigem Rohstahl weiter verarbeitet wird. Bei der Route über den Elektrolichtbogenofen (ELO) (Sekundärerzeugung) wird mit Hilfe von elektrischer Energie über einen Lichtbogen Stahlschrott zu flüssigem Rohstahl erschmolzen.

Etwa 70 % des in Deutschland produzierten Stahls werden über die Hochofen-Konverter-Route erzeugt, dementsprechend 30 % im Elektrostahlwerk.

Die Herstellung von Eisen- und Stahlprodukten erfolgt in mehreren Stufen:

1. Vorbereitung der Rohstoffe, z.B.
   • Aufbereitung der Erze sowie anderer eisenhaltiger Rohstoffe durch Zerkleinerung, Klassierung und Sortierung
   • Vermischung mit Zuschlagstoffen
   • Konditionierung zu hochofenfähigen Einsatzstoffen (Sintern, Pelletieren)
2. Erzeugung von Roheisen (Hochofen)
3. Erzeugung von Stahl (Konverter oder Elektrostahlwerk) und Stahlveredlung
4. Formgebung (Warm- oder Kaltwalzen)

Als Sekundärrohstoffe kommen in der europäischen Eisen- und Stahlerzeugung vorwiegend verschiedene Schrottqualitäten gemäß der europäischen Schrottsortenliste, aber auch feinkörnige eisenhaltige Stoffe zum Einsatz. Während Stahlschrott bei entsprechender Stückgröße im Stahlwerk direkt eingesetzt werden kann, müssen feinkörnige Einsatzstoffe - wie z. B. Feinerze, aber auch feinkörnige Kreislaufstoffe wie Gichtgasstaub aus dem Hochofenprozess oder andere Stäube aus der Abgaserfassung und -behandlung, über eine Vorbehandlungsstufe zu stückigem, hochofenfähigem Vormaterial konditioniert werden. Dies erfolgt in der Regel über das Sintern.

In Deutschland enthielt der produzierte Rohstahl 2018 im Schnitt 43,4 % Schrott. Während bei der Primärerzeugung bis zu 25 % Schrott (bezogen auf den Eisenanteil) zugesetzt werden, kommt bei der Sekundärerzeugung fast ausschließlich Schrott als Eisenquelle zum Einsatz.

Sintern

Das Sintern von feinkörnigen Eisenerzen erfolgt in Bandsinteranlagen. Hierzu wird eine Mischung aus angefeuchtetem Feinerz zusammen mit Koksgrus, den Zuschlägen, wie Kalkstein, Branntkalk, Dolomit, Kreislaufmaterialien und Rückgut (Feinsinter, der für den direkten Einsatz im Hochofen ungeeignet ist), auf einen umlaufenden Rost, das Sinterband, gegeben und von oben gezündet. Der in der Oberfläche der Mischung enthaltene feste Brennstoff (z. B. Koksgrus) wird in einem Zündofen mit Gas gezündet und somit der Sintervorgang eingeleitet. Durch Anlegen eines Unterdruckes unter dem Rost wird gleichzeitig ein Gas- bzw. Luftstrom von oben nachunten durch die Mischung gesaugt. Die in der oberen Sinterschicht freigesetzte Wärme, die zum Zusammenbacken der Mischung führt, wird mit dem Gasstrom in die tiefer gelegenen Schichten geführt und zündet den dort enthaltenen festen Brennstoff. Durch die angesaugte Kaltluft nach Verlassen des Zündofens wird die gesinterte oberste Zone abgekühlt, wobei sich die Luft aufheizt und als Sauerstofflieferant und Wärmeüberträger der unteren Schichten dient. Während des Transports auf dem Sinterband wird die gesamte Schicht von oben nach unten gesintert.

Das so entstandene Konglomerat wird am Ende des Sinterbandes abgeworfen, grob gebrochen und abgekühlt. Nach dem Absieben der Feinanteile, die der Sintermischung als Rückgut wieder zugeführt werden, ist der Sinter für den direkten Einsatz im Hochofen aufgrund seiner großen Gasdurchlässigkeit und guten Reduzierbarkeit geeignet.

Da die beim Sinterprozess eingesetzten Materialien das gesamte Temperaturfeld bis max. 1.300 °C durchlaufen, können die resultierenden Abgase abhängig von den Einsatzmaterialien Staub, bei niedrigen Temperaturen siedende Substanzen (z. B. Organik, Schwefel, Schwermetalle) sowie Reaktions- und Crackprodukte enthalten. Die Abgasentstaubung erfolgt nach dem Stand der Technik mittels der folgenden Verfahren:

• moderne Verfahren der elektrostatischen Staubabscheidung (im folgenden und üblicherweise wird Elektro mit „E“ abgekürzt; E-Filter, E-Filter mit bewegten Elektroden, E-Filter mit Energieimpulssystem, Hochspannungsbetrieb des E-Filters usw.) oder
• E-Filter und zusätzlicher Gewebefilter oder
• Vorentstaubung (z. B. E-Filter oder Zyklone).

Pelletieren

Beim Pelletieren werden Feinsterze (Pelletfeed), Konzentrate und ggf. andere feinkörnige Materialien mit Korngrößen von weit unter 1 mm zu Kügelchen von etwa 10 bis 15 mm geformt. Zu diesem Zweck wird die Erzmischung angefeuchtet und mit einem Bindemittel (z. B.Bentonit) versehen. In Drehtrommeln oder auf Drehtellern werden dann die "Grünpellets" geformt. Diese Grünpellets werden getrocknet und bei Temperaturen von mehr als 1.000 °C gebrannt. Pellets weisen im Vergleich zu Stückerzen ein enges Kornband, gleichbleibende Qualität und eine gute Durchgasung bei der Reduktion auf. Weiterhin sind Pellets gut transport- und lagerfähig. Das Pelletieren erfolgt daher in der Regel schon direkt durch die Eisenerzerzeuger bei deren Gruben oder Hafenanlagen und kommt zur Erzaufbereitung in Deutschland in der Regel nicht zur Anwendung.

Hochofen

Der Hochofen ist ein kontinuierlich arbeitender Schachtofen. Die Gicht stellt das Oberteil des Hochofens dar und umfasst die zur Beschickung des Hochofens und der Ableitung der Gichtgase erforderlichen Anlagen. Das staubhaltige Gichtgas wird vom Ofenkopf den Gasreinigungseinrichtungen und danach den Verbrauchsstellen (Winderhitzer, Stoß- und Hubbalkenöfen, Unterfeuerung der Kokerei, Kraftwerk) zugeführt. Die Höhe des unter der Gicht liegenden Schachtes beträgt etwa 3/5 der gesamten Ofenhöhe. Hieran schließt sich der zylindrische Kohlensack an. In der darunter liegenden Rast beginnt das Schmelzen der Beschickungssäule. Das Gestell ist der untere zylindrische Teil des Hochofens, in dem sich flüssige Schlacke und Roheisen sammeln. Im oberen Teil des Gestells sind Windformen aus Kupfer angeordnet. Durch sie wird die zur Reduktionsgaserzeugung notwendige heiße Luft in den Hochofen geblasen. Etwas tiefer liegen die Stichlöcher für den Abfluss von Roheisen und Schlacke. Das Stichloch wird nach jedem Abstich mit feuerfester Masse verschlossen.

Im Hochofen werden die eisenhaltigen Rohstoffe in einem reduzierenden Prozess zu flüssigem Roheisen erschmolzen. Das im Gegenstrom zum Materialfluss strömende Reduktionsgas verlässt den Hochofen bei Temperaturen von 90 - 170 °C über die Gicht. Die Gichtgase sind stark staubhaltig und werden vor der weiteren Verwendung gereinigt. Dies erfolgt für grobe Staubpartikel vorzugsweise mittels Trockenabscheidung (z. B. Umlenkabscheider). Diese Partikel werden üblicherweise in die Sinteranlage zurückgeführt. Im Anschluss erfolgt die Abscheidung der feinen Staubpartikeln in einem Gaswäscher, einem Nass-Elektro-Filter oder nach einem vergleichbaren Verfahren.

Die anfallende Hochofenschlacke wird in der Regel diskontinuierlich in etwa gleichzeitig mit dem Roheisen abgestochen. Das flüssige Roheisen und die oben schwimmende Schlacke werden in einem "Fuchs" genannten Abzugskanal durch die Dichtunterschiede voneinander getrennt.

Das aus dem Hochofen abgestochene Roheisen wird anschließend entschwefelt, fallweise werden auch das Silizium und der Phosphor weitgehend entfernt. Der Ablauf der nachfolgenden Stahlerzeugung kann dadurch vereinfacht werden. Durch die hierbei ablaufenden Prozesse werden ebenfalls geringe Mengen an Schlacke produziert, die jeweils abgeschlackt und üblicherweise entsprechend dem Prozess, z. B. als Entschwefelungsschlacke, bezeichnet werden.

Die Minderung der bei der Vorbehandlung des flüssigen Roheisens auftretenden Staubemissionen (einschließlich Roheisen-Transportprozesse, Entschwefelung und Entschlackung) erfolgt durch eine effektive Absaugung und anschließende Abgasreinigung mittels Gewebefilter oder E-Filter.

DRI-Herstellung (direct reduced iron, Direktreduktion von Eisenerz)

Das Verfahren der Direktreduktion von Eisenerz wird in Deutschland nur in einem Hamburger Stahlwerk (ArcelorMittal Hamburg GmbH) praktiziert. Das direkt reduzierte Eisen DRI (direct reduced iron) wird im Elektrolichtbogenofen eingeschmolzen. Im Gegensatz zum Hochofenverfahren wird bei der Direktreduktion das Eisenerz im festen Zustand zu Eisen reduziert. Das DRI enthält noch einen Rest an Sauerstoff sowie die gesamte Gangart. Beide müssen in der nachgeschalteten Stahlherstellungsstufe durch Schmelzen und Nachreduzieren entfernt werden. Stäube werden mittels Primär- und Sekundärgaserfassung und geeigneter Behandlung abgeschieden.

Stahlerzeugung aus Roheisen und Schrott im Konverter

Zur Stahlerzeugung aus Roheisen werden der darin enthaltene Kohlenstoff und die Eisenbegleiter durch das Zuführen von Sauerstoff abgesenkt. Dieser Prozess ist chemisch als gezielte Oxidation bestimmter Inhaltstoffe zu sehen und wird in der Stahlindustrie als Frischen bezeichnet. Die Konverter, in denen der Frischprozess abläuft, sind kippbare, mit feuerfestem Material ausgekleidete Stahlgefäße. Ihr Fassungsvermögen je Schmelze liegt zwischen 50 und 400 t. Bei den Verfahren zum Frischen haben sich das Sauerstoffaufblasverfahren und das Sauerstoffbodenblasverfahren sowie vor allem daraus kombinierte Verfahren letztlich durchgesetzt. Die hauptsächlichen Varianten des kombinierten Blasens sind:

• Sauerstoffaufblasen mit Inertgasspülen durch den Boden,
• Sauerstoffaufblasen und Sauerstoffbodenblasen.

In beiden Fällen werden in den Konverter flüssiges Roheisen und Stahlschrott (bis zu 25 %) eingefüllt und Schlackebildner (Kalk, gebrannter Dolomit) hinzugegeben. Während des Frischens oxidieren die im Roheisen enthaltenen unerwünschten Begleitelemente wie Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff usw. und gehen in das Rauchgas oder die Schlacke über. Der zugegebene Schrott wird durch die Oxidationswärme aufgeschmolzen und vermeidet dadurch eine Überhitzung der Schmelze (Kühlung). Dem Konverterverfahren sind zur Herstellung der gewünschten Stahlsorten weitere Prozessstufen nachgeschaltet.

Die ggf. betriebene Rückgewinnung von Konvertergas, sofern energiewirtschaftlich sinnvoll, und die Primärentstaubung erfolgen durch unterdrückte Verbrennung und Einsatz von trockenen E-Filtern (bei neuen und bestehenden Anlagen) oder nasse Gaswäsche (bei bestehenden Anlagen). Das gesammelte Konvertergas wird gereinigt und für die spätere Verwendung als Brennstoff gespeichert. Die erfassten Stäube und/oder Schlämme werden weitestgehend wiederverwendet. Dabei ist ihr ggf. hoher Zinkgehalt zu beachten. Die während der Beschickung und beim Abstich entstehenden Abgase werden abgesaugt und mittels Gewebefilter, E-Filter und/oder einem anderen Verfahren gereinigt (Sekundärentstaubung, z. B. Nassabscheidung). Gleiches gilt auch für Transport- und Umfüllvorgänge, das Abschlacken und die Sekundärmetallurgie.
Die bei dem Prozess erzeugte Konverterschlacke (Stahlwerksschlacke) wird abgeschlackt und in der Regel in Schlackebeeten zur weiteren Verarbeitung abgekühlt.

Stahlerzeugung aus Schrott im Elektrostahlwerk

Bei den Elektrostahl-Verfahren wird die notwendige Wärme durch elektrischen Strom erzeugt. Die technischen Möglichkeiten zur Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme sind hauptsächlich durch Elektrolichtbogenöfen und Induktionsöfen gegeben. Mehr als 90 % des Elektrostahls in Deutschland werden im Elektrolichtbogenofen erzeugt. Dieser erzeugt die notwendige Wärme mit Hilfe eines Lichtbogens. Beim Drehstromofen leiten drei Graphitelektroden phasenverschoben den elektrischen Strom über einen Lichtbogen durch den metallischen Einsatz zur nächsten Elektrode. Bei dem Gleichstromofen leitet eine Graphitelektrode den elektrischen Strom über den Lichtbogen durch den metallischen Einsatz zur Bodenanode. Im Lichtbogen entstehen Temperaturen bis zu 3.500 °C, die den metallischen Einsatz schmelzen lassen. Somit ist der Elektrolichtbogenofen für die Erschmelzung aller legierten Stahlsorten besonders geeignet.

Das Ofengefäß ist feuerfest ausgemauert. Abstichgewichte der Lichtbogenöfen beginnen bei wenigen Tonnen und reichen im Ausnahmefall bis zu 200 t.

Dem Einschmelzen im Elektroofen sind zur Herstellung der gewünschten Stahlsorten weitere Prozessstufen nachgeschaltet.

Die Schlacke wird analog dem Konverterprozess i. d. R. abgeschlackt und in Beeten zur weiteren Verarbeitung abgekühlt.

Die beim Einschmelzen und nachfolgender Behandlung des Stahls entstehenden Abgase werden durch eine Kombination aus direkter Abgasabsaugung und Absaughaubensystem oder Einhausung und Absaughaubensystem oder eine Gesamtgebäudeabsaugung erfasst. Die Abgasentstaubung erfolgt durch Gewebefilter. Die erfassten Stäube werden weitestgehend wiederverwendet, hierbei ist insbesondere bei Einsatz von verzinktem Stahlschrott die Möglichkeit der Zinkrückgewinnung zu beachten (Bild 1).

Stahlveredlung

Zur Stahlveredlung werden während der Stahlproduktion je nach gewünschten Eigenschaften Legierungselemente in verschiedenen Konzentrationen zugefügt. Stahlveredler sind vor allem: Nickel, Kobalt, Molybdän, Mangan, Wolfram, Vanadium, Chrom und Titan.

Stahlweiterverarbeitung

In den meisten Stahlwerken wird der erzeugte Stahl anschließend weiterverarbeitet. Dies erfolgt unabhängig vom Stahlherstellungsverfahren zunächst durch z. B. Strang-, Brammen- oder Blockgießen. Der zur Warmumformung durch Walzen bestimmte flüssige Stahl wird i. d. R. kontinuierlich im Stranggussverfahren vergossen. Der Anteil des Stranggießens an der Gesamtstahlproduktion liegt in Deutschland bei ca. 96 %.

Die Weiterverarbeitung zu Halbzeugen (Stangen, Bleche, Rohre usw.) erfolgt meist durch Warm- und anschließendes Kaltwalzen. Bei der Warmumformung (Warmwalzwerk) platzt die auf der glühenden Metalloberfläche vorhandene oxidische Zunderschicht ab und wird als Walzzunder aufgefangen. Feinste Walzzunderpartikel werden ggf. aus Kühlkreisläufen entfernt und können somit als Gemisch mit Kühlwasser und Kühlschmierstoffen vorliegen.

Abfälle

Art und Menge der erzeugten Abfälle sind in erster Linie durch die jeweilige Verfahrenskombination geprägt. Die durchschnittliche Abfallmenge pro Tonne Stahl beträgt in Deutschland 200 kg (für Elektrolichtbogenofen) bis 400 kg (für Hochofen, Siemens-Martin-Ofen bzw. Sonderverfahren). Der größte Anteil dabei sind Schlacken mit ca. 90 Massen-% bzw. 13,2 Mio. t pro Jahr (2018). Davon wird der überwiegende Teil (ca. 96 %) z. B. als Rohstoff in der Zementherstellung oder als Baustoff in der Bauindustrie verwertet. Die Schlacken der Eisen- und Stahlindustrie unterliegen i.d.R. einer Qualitätsüberwachung.

Im Falle eines integrierten Hüttenwerkes beträgt die Erzeugung von Stäuben, Schlämmen und Zunder ca. 60 – 65 kg/t Rohstahl und im Falle der Elektrostahlerzeugung rund 30 bis 35 kg/t Rohstahl.

Bild 2 (siehe unten) verdeutlicht die Stellen der Stahlerzeugung, an denen die mengenmäßig bedeutendsten Mengen an Hochofenschlacke, LD-Schlacke (LD steht für Linz-Donnowitz) und Elektroofenschlacke erzeugt werden. In Deutschland wurden 2018 ca. 7,7 Mio. t Hochofenschlacke, 3,2 Mio. t LD-Schlacke, 1,63 Mio. t Elektroofenschlacke und 0,56 Mio. t Schlacke aus Sonderverfahren erzeugt.

100201 Abfälle aus der Verarbeitung von Schlacke

Hochofen- und Stahlwerksschlacken werden unter Ausnutzung des Dichteunterschiedes schmelzflüssig vom erzeugten Metall getrennt. Die Schlacken werden durch geeignete Verfahren abgekühlt und im abgekühlten Zustand zu Baustoffen und Düngemitteln aufbereitet, soweit sie nicht direkt verwendet werden können. Bei diesen Aufbereitungsprozessen, vorwiegend Brech- und Klassierprozesse, fallen ggf. Abfälle in ähnlicher Zusammensetzung wie das Ausgangsmaterial an, die nicht den gewünschten Qualitätskriterien entsprechen, z. B. hinsichtlich der erzielten Korngröße.

100202 unbearbeitete Schlacke

Wenn die Vermarktung der erzeugten Eisenhüttenschlacke von vornherein ausgeschlossen werden kann, wird ggf. auf die sonst bei der Schlackenerzeugung üblichen Bearbeitungsschritte verzichtet. Hierdurch entsteht Schlacke, die möglicherweise nicht den Produktstandards, technischen Vorschriften etc. genügt.

100207*/08 feste Abfälle aus der Abgasbehandlung

In allen Prozessen der Eisen- und Stahlerzeugung werden die gas- bzw. staubförmigen Emissionen in geeigneten und nach den entsprechenden Vorschriften genehmigten Abgasbehandlungsanlagen erfasst und gereinigt. Die Abgasbehandlungsanlagen sind zumeist mehrstufig ausgelegt und umfassen eine Trockenabscheidung wie z. B. Zyklone, Elektrofilter oder Gewebefilter sowie eine nachgeschaltete Nassreinigung. Die Zusammensetzung der trocken abgeschiedenen Stäube ist abhängig von den jeweils erfassten Prozessschritten und den dort eingesetzten bzw. erzeugten Materialien. Es handelt sich überwiegend um Eisenoxide sowie mitgerissene Schlackenpartikel bzw. Schlackenbildner. Bedingt durch die hohen Prozesstemperaturen kann eine Anreicherung leicht flüchtiger Elemente aus den Einsatzstoffen, wie z. B. Zink aus dem Recycling verzinkter Bleche, erfolgen. Stäube aus der Abgasreinigung der Hochöfen weisen durch den Einsatz von Reduktionsmitteln, insbesondere Koks, nennenswerte Anteile an Kohlenstoff auf. Da es in den Abgasen der Sinteranlagen zur Bildung von Dioxinen/Furanen (PCDD/PCDF) kommen kann, werden hier neben der Abgasentstaubung besondere Dioxin-Minderungstechniken eingesetzt. Filterstäube sind potentiell mit PCDD/PCDF belastet.

100210 Walzzunder

Bei Luftkontakt der noch glühenden Oberfläche des vergossenen Stahls oxidieren die äußeren Metallschichten. Diese als Zunder bezeichnete Oxidschicht ist hart und spröde. Bei der Weiterverarbeitung des Stahls in Warmwalzwerken wird der Zunder mechanisch entfernt, damit dieser nicht in den Stahl eingewalzt wird. Die Zusammensetzung des Walzzunders entspricht der Zusammensetzung der verarbeiteten Stahllegierung.

Die Anlagen der Walzwerke müssen gekühlt und geschmiert werden. Je nach Anlagenkonstellation können die Kühl- und Schmierstoffe mit dem Zunder in Kontakt kommen und werden dann mit diesem ausgetragen. Walzzunder können daher feucht und ölbehaftet vorliegen.

Walzzunder wird meist nach einer Aufbereitung (Entölung, Sintern) der Roheisenerzeugung wieder zugeführt.

100211*/12 Abfälle aus der Kühlwasserbehandlung

Kühlwasser wird in vielen Verfahrensstufen der Stahlherstellung und -weiterverarbeitung eingesetzt. In der Regel wird Kühlwasser im Kreislauf gefahren. Um die Kreislauffähigkeit zu erreichen, wird das Rohwasser häufig vorbehandelt (Abtrennung von Feststoffen, Enthärtung). Auch bei der Pflege der Kreislaufwässer (Entfernung eingetragener Verunreinigungen) können Filterrückstände und Schlämme erzeugt werden. Kühlwässer, die offen zur Oberflächenkühlung eingesetzt werden, können abhängig von der Prozessstufe und Prozessführung mit Ölen und anderen Schmierstoffen verunreinigt sein, z. B. im Warmwalzwerk. Die Abtrennung der Verunreinigungen aus dem Kühlwasser erfolgt ggf. über geeignete Trennverfahren, z. B. Ölabscheider.

100213*/14 Schlämme und Filterkuchen aus der Abgasbehandlung

Die letzte Stufe der bei allen Teilprozessen der Eisen- und Stahlerzeugung erforderlichen Abgasreinigungsanlage ist in der Regel eine Nassreinigung. Der Feststoffanteil der daraus abgetrennten Schlämme entspricht in seiner Zusammensetzung im Wesentlichen der der Abgasstäube.

100215 andere Schlämme und Filterkuchen

Die Entstehung von anderen Schlämmen und Filterkuchen ist anlagenspezifisch und bezieht sich i. d. R. auf Abfälle, die nicht in den vorgenannten Prozessen entstehen. Vielfach handelt es sich um Schlämme oder Stäube aus der allgemeinen Betriebsreinigung, z. B. bei Reparaturen und Reinigungsarbeiten von Anlagen oder bei der Reinigung der Werkstrassen und Plätze. Es könnte sich dabei aber auch um Schlämme aus der Abwasserbehandlung im Rahmen der Betriebswasseraufbereitung handeln. Eine weitere Möglichkeit sind Rückstände aus einer zentralisierten Nass- und/oder Trockenentstaubung.

Allgemein

In den Schlacken, Stäuben und sonstigen Rückständen können je nach Prozessschritt neben Eisen und Schwermetallen (Cadmium, Quecksilber, Blei) vor allem organische Schadstoffe (Mineralöle, PAK, Dioxine/Furane) in unterschiedlicher Zusammensetzung und Konzentration enthalten sein.

Metalle

100201 Abfälle aus der Verarbeitung von Schlacke und
100202 unbearbeitete Schlacke enthalten prozessbedingt Schwermetalle, die jedoch in das Kristallgitter insbesondere von Silikaten, Aluminaten und Ferriten eingebunden sind. In Abfällen aus Stahlwerksschlacke können neben Eisen Legierungselemente wie Chrom oder Vanadium sowie Zink enthalten sein. Die Gehalte sind von Prozessführung, Einsatz- und Zuschlagstoffen abhängig und führen i. d. R. nicht zu gefahrenrelevanten Abfalleigenschaften.

100207*/08 feste Abfälle aus der Abgasbehandlung können Schwermetallgehalte in unterschiedlicher Höhe und ggf. umweltrelevanten Konzentrationen aufweisen. Die jeweiligen Gehalte sind abhängig von den erfassten Prozessschritten und den dort eingesetzten Materialien und Materialmengen. Neben Eisen, das zumeist als Hauptbestandteil auftritt, sind dies u. a. Mangan, Chrom und untergeordnet Nickel sowie die bei den hohen Prozesstemperaturen leicht flüchtigen Schwermetalle, wie insbesondere Zink, untergeordnet auch Blei, Cadmium etc. Die Legierungselemente Mangan, Chrom und Nickel sind eher in den festen Abfällen aus der Abgasbehandlung bei Erzeugung hochlegierter Stahlqualitäten anzutreffen. Zink und Blei treten eher in den festen Abfällen aus der Abgasreinigung der Sinteranlage und des Hochofens sowie beim Einsatz verzinkter Schrotte bei der Stahlerzeugung auf. Die Metalle liegen aufgrund der weitgehend oxidierenden Bedingungen in den Abgasbehandlungsanlagen i. d. R. als Oxide vor, wie z. B. Zinkit (ZnO), Hämatit (Fe2O3) oder Spinelle mit der allgem. Formel (Me2+O) x (Me23+O3), wobei Me für die Metalle Fe, Mg, Mn, Ni, Zn, Al, Cr etc. steht. Abhängig von den jeweiligen Metallgehalten können Abfälle mit gefahrenrelevanten Eigenschaften vorliegen.

100210 Walzzunder enthält überwiegend Eisen. Schwermetalle sind in Mengenverhältnissen enthalten, die etwa der Zusammensetzung der verarbeiteten Stahlqualitäten entspricht, aufgrund der Verzunderung jedoch in oxidischer Form und in geringerer Konzentration als in den Stahlqualitäten.

100211*/12 Abfälle aus der Kühlwasserbehandlung enthalten in der Regel keine Metalle bzw. Schwermetalle in Konzentrationen, die für eine Gefährlichkeitsbeurteilung relevant wären.

100213*/14 Schlämme und Filterkuchen aus der Abgasbehandlung, die in der Nassreinigungsstufe abgetrennt werden, weisen eine ähnliche Zusammensetzung wie die in der Trockenreinigungsstufe separierten Rückstände auf (100207*/08). Die Gehalte der Abfälle aus der nassen Abgasbehandlung liegen tendenziell etwas niedriger, können aber trotzdem Konzentrationen erreichen, die eine Einstufung als gewässergefährdend bewirken.

100215 andere Schlämme und Filterkuchen können z. B. aus der Abwasserbehandlung, der Betriebswasseraufbereitung oder auch der Betriebsreinigung stammen und können Schwermetallgehalte in unterschiedlicher Höhe und ggf. umweltrelevanten Konzentrationen aufweisen. Eine weitere Möglichkeit sind Rückstände aus einer zentralisierten Nass- und/oder Trockenentstaubung.

Organische Schadstoffe

100201 Abfälle aus der Verarbeitung von Schlacke und
100202 unbearbeitete Schlacke weisen i.d.R. keine organischen Schadstoffe auf, die für eine Gefährlichkeitsbeurteilung relevant wären.

100207*/08 feste Abfälle aus der Abgasbehandlung sind in der Zusammensetzung nach Art und Menge der organischen Schadstoffe sehr unterschiedlich und insbesondere von den Einsatzstoffen im metallurgischen Prozess sowie von der Prozessführung der Abgasbehandlungsanlagen abhängig. Filterstäube aus Sinteranlagen sind potenziell mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) sowie Dioxinen/Furanen (PCDD/PCDF) belastet. Auch Gichtgasstäube aus Hochöfen können mit PAK belastet sein. In diesen Fällen ist eine Überprüfung der Abfallgefährlichkeit in der Regel erforderlich. Stahlwerksstäube weisen aufgrund der Einsatzmaterialien (flüssiges Roheisen, Eigenschrott, überwachter Fremdschrott) und der sehr hohen Abgastemperaturen in der Regel keine Verunreinigungen durch organische Verbindungen auf.

100210 Walzzunder weist im Regelfall Ölgehalte < 0,1 % auf. Ausnahmen sind jedoch möglich. So kann Feinzunder, z. B. aus sogenannten Sinterbrunnen, durch anhaftende Kühl- oder Schmierstoffe Ölgehalte von bis zu 3 %, in Extremfällen bis zu 10 %, aufweisen. Einige Arten von Walzzunder können daher gefährliche Eigenschaften besitzen. Da für diese Abfallart kein Spiegeleintrag in der Abfallverzeichnisverordnung vorgesehen ist, kann die zuständige Behörde im Einzelfall oder aufgrund neuer Erkenntnisse diesen Abfall als gefährlich einstufen (§ 3 Absatz 3 Abfallverzeichnisverordnung). In diesem speziellen Fall würde der Abfallschlüssel ein Sternchen erhalten (100210*) und entsprechende Berichtspflichten der Behörden an die EU-Kommission würden in Gang gesetzt werden. Die Ölgehalte trockener bzw. entölter Walzzunder führen dagegen i. d. R. nicht zu einer Einstufung als gefährlicher Abfall.

100211*/12 Abfälle aus der Kühlwasserbehandlung können nur bei offenen Kühlsystemen nennenswerte Anteile organischer Schadstoffe enthalten. Sie resultieren aus der Entfernung eingeschleppter Kühl- und Schmierstoffe.

100213*/14 Schlämme und Filterkuchen aus der Abgasbehandlung, die in der Nassreinigungsstufe anfallen, weisen eine ähnliche Zusammensetzung wie die in der Trockenreinigungsstufe separierten Rückstände (100207*/08) auf. Die Gehalte liegen zwar meistens niedriger, können aber trotzdem teilweise gewässergefährdende Konzentrationen aufweisen. So können insbesondere Schlämme und Filterkuchen aus der Abgasreinigung bei Sinteranlagen mit gefährlichen Konzentrationen an PAK sowie PCDD/PCDF belastet sein. Auch Mineralölkohlenwasserstoffe können in gewässergefährdenden Konzentrationen vorliegen.

100215 andere Schlämme und Filterkuchen, die z. B aus der Abwasserbehandlung, der Betriebswasseraufbereitung oder der Betriebsreinigung stammen, können sowohl mit PAK als auch mit Mineralölkohlenwasserstoffe teilweise in umweltrelevanten Konzentrationen belastet sein.

Sonstige Schadstoffe

Die vorgenannten Abfälle der Gruppe 1002 können herkunftsspezifisch weitere Schadstoffe enthalten (z.B. Cyanide), die einen Einfluss auf die Verwertbarkeit und Ablagerbarkeit haben können.

Gefährliche Abfälle sind in der Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV) mit einem Sternchen (*) gekennzeichnet. Von ihnen wird angenommen, dass sie mindestens eine gefahrenrelevante Eigenschaft nach Anhang III der Richtlinie 2008/98/EG besitzen. Einige Abfallarten sind aufgegliedert in gefährliche (*) und in nicht gefährliche Abfälle (sogenannte Spiegeleinträge), bei denen die Einstufung als "gefährlich" vom Gehalt gefährlicher Stoffe abhängig gemacht wird.

Die Regelungen für den Abfallbereich beruhen u. a. auf den Rechtsvorschriften der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP-Verordnung) und gelten seit dem 01.06.2015 im europäischen Recht. Im deutschen Abfallrecht ist die AVV durch die Verordnung zur Umsetzung der novellierten abfallrechtlichen Gefährlichkeitskriterien geändert worden (siehe hierzu die Rubrik - Aktuelles zur AVV).

In der folgenden Tabelle wird aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht die vollständige Stoffeinstufung dargestellt, die bei Bedarf in Stoffdatenbanken, z. B. Einstufungs- und Kennzeichnungsverzeichnis der ECHA (EU), GESTIS (DE), GisChem (DE), GSBL (DE) oder IGS (NW), verlinkt im Quellenverzeichnis, nachgesehen werden kann.

In der folgenden Tabelle sind Links zur Abfallanalysendatenbank ABANDA angegeben, mit deren Hilfe Sie Informationen zur chemischen Zusammensetzung der Abfälle erhalten. Zu jeder Abfallart ist in der Tabelle die Anzahl der vorhandenen Analysen angegeben. (Bei weniger als 10 Analysen sind keine sinnvollen statistischen Auswertungen möglich und es wird deshalb nicht nach ABANDA verlinkt).

Die Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV) enthält 842 Abfallarten, davon sind 408 als gefährlich eingestuft und mit einem Sternchen (*) gekennzeichnet. Allerdings wird nur ein Teil dieser Abfallarten als absolut gefährlich eingestuft. Bei 180 dieser gefährlichen Abfallarten kann alternativ auch eine als nicht gefährlich gekennzeichnete Abfallart ausgewählt werden, wobei dann von so genannten Spiegeleinträgen gesprochen wird.

Ein Abfall aus einem Spiegeleintrag wird im Abfallverzeichnis als gefährlich eingestuft, wenn dieser Abfall relevante gefährliche Stoffe enthält, aufgrund derer er eine oder mehrere der in Anhang III der Richtlinie 2008/98/EG aufgeführten gefahrenrelevanten Eigenschaften HP1 bis HP8 oder HP10 bis HP15 aufweist. Das Vorliegen der gefahrenrelevanten Eigenschaft HP9 wird angenommen, wenn Abfälle mit gefährlichen Erregern behaftet sind.

Bestimmte persistente organischen Schadstoffe (POP) können nach Nr. 2.2.3 in der Anlage zur AVV ebenfalls zu einer Einstufung als gefährlicher Abfall führen (siehe "Aktuelles zur AVV"). Enthalten Abfälle diese POP oberhalb der Grenzwerte gemäß Anhang IV der Verordnung (EG) Nr. 2019/1021 (POP-Verordnung) in der Fassung vom 20.06.2019, werden diese Abfälle als gefährlich eingestuft

Die Europäische Kommission hat einen Technischen Leitfaden zur Abfalleinstufung (2018/C 124/01) bekannt gemacht (siehe Quellen). Auch die Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) hat Technische Hinweise zur Einstufung von Abfällen nach ihrer Gefährlichkeit veröffentlicht (siehe Quellen). Die LAGA-Hinweise stellen vereinfachte Grenzwertlisten für den Fall bereit, dass keine genauen Informationen zur stofflichen Zusammensetzung der Abfälle vorliegen, um eine Gefährlichkeitseinstufung nach Anhang III der Richtlinie 2008/98/EG durchführen zu können. Einige Länder haben die LAGA-Hinweise zur Anwendung empfohlen (siehe „Aktuelles zur AVV“) oder planen dies. Neben den LAGA-Hinweisen sind ggf. zusätzliche oder abweichende länderspezifische Anforderungen bei der Abfalleinstufung zu beachten.

Diese Informationen werden derzeit für IPA aufbereitet und sollen zukünftig wieder hier dargestellt werden.

Vermeidung bzw. Produktstatus

Aufgrund der großen Massenströme von Schlacken, die mit der Stahlerzeugung verbunden sind, wird die Qualität durch die Auswahl von Einsatz- und Zusatzstoffen sowie die Prozessführung dahingehend beeinflusst, dass ein möglichst großer Anteil vermarktet werden kann. Unter bestimmten qualitativen Bedingungen können die bei der Eisen- und Stahlherstellung anfallenden Schlacken daher ihre Abfalleigenschaft verlieren und als Produkte angesehen werden. Entsprechende Vereinbarungen mit einzelnen Firmen sind in den Ländern möglich (z. B. in Nordrhein-Westfalen).

Bei den Stäuben, Schlämmen und Filterkuchen aus der Abgasbehandlung in Stahlwerken (100207*/08 bzw. 100213*/14) sind folgende Ansatzpunkte zur Aufkommensminimierung zu nennen:

• Feinkörnige Einsatzstoffe bzw. zu recycelnde Stäube werden vor ihrem Einsatz konditioniert bzw. stückig gemacht. In integrierten Hüttenwerken ist hier insbesondere die Sinteranlage zu nennen.
• Angestrebt wird eine Schließung der Kreisläufe durch Rückführung von metallhaltigen Stäuben, Schlämmen und Walzzunder in den metallurgischen Anlagen, wie es in erheblichem Umfang bereits praktiziert wird. Neben der internen Kreislaufführung solcher Stoffe in den üblichen Verfahren der Stahlherstellung werden sie auch in besonderen Verfahren zur Erzeugung von Roheisen (Oxycup-Prozess) oder Gießereiroheisen (DK-Prozess der Duisburger Kupferhütte) eingesetzt.
• Die Rückstände können auch für eine externe Nutzung als Sekundärrohstoff in darauf spezialisierten und geeigneten Prozessen, wie z. B. die Zinkrückgewinnung im Wälzrohr oder als Energie- und Eisenträger in der Klinkerherstellung genutzt werden.
• Für die Kreislauführung oder externe Nutzung ist die Vermeidung von stark verunreinigten Einsatzstoffen erforderlich.

Im Zeitraum von 2006 bis 2018 betrug der Anteil der verwerteten Stäube und Schlämme in Deutschland etwa 82 % (mit etwa 1 % Schwankungsbreite). Walzzunder wurde sogar zu 100 % verwertet.

Sammlung und Bereitstellung

Die einzelnen Abfallarten sind grundsätzlich abfallartenspezifisch getrennt zu halten und zu deklarieren, um eine sachgerechte und ordnungsgemäße Verwertung bzw. Beseitigung zu ermöglichen.

Abfälle aus der Verarbeitung von Schlacke sowie unbearbeitete Schlacke besitzen in der Regel ein geringes Umweltgefährdungspotenzial, so dass eine Auslaugung von Schwermetallen oder anderen gewässergefährdenden Substanzen im Allgemeinen nicht zu befürchten ist. Daher sind i. d. R. für Sammlung und Bereitstellung keine besonderen Vorkehrungen erforderlich.

Stäube, Schlämme und Filterkuchen aus Abgas- und Abluftreinigungsprozessen können gefährliche Stoffe in umweltrelevanten Konzentrationen enthalten. Stäube werden daher i. d. R. in geschlossenen Anlagen bzw. sofern logistisch erforderlich, in staubdicht geschlossenen Behältnissen, z.B. Big Bags, bis zu ihrer Aufbereitung oder Entsorgung verwahrt. Ein Zutritt von Feuchtigkeit sollte vermieden werden. Schlämme und Filterkuchen werden in geeigneten Behältnissen oder auf geeigneten Flächen gesammelt, bevor sie einer Aufbereitung oder Entsorgung zugeführt werden. Sofern bei wassergefährdenden Inhaltsstoffen erforderlich, müssen sie in flüssigkeitsdichten und ggf. abgedeckten Containern oder in überdachten Hallenbereichen gelagert bzw. bereitgestellt werden.

Walzzunder weist üblicherweise geringe Ölgehalte (kein abtropfendes Öl) auf und kann auf befestigten Flächen bzw. in gängigen Containern gelagert werden. Bei Qualitäten mit höheren Ölanteilen sind flüssigkeitsdichte Container oder Wannen erforderlich.

Bei der Abfallentsorgung ist grundsätzlich die Verwertung von Abfällen einer Beseitigung? vorzuziehen. Bei der Verwertung von Abfällen hat in der Regel die stoffliche Verwertung vor der energetischen Verwertung Vorrang. Diese Vorgehensweise entspricht der Rangfolge der Abfallhierarchie nach § 6 Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG).

Verwertung

Von den jährlich etwa 8 Mio. t erzeugten Hochofenschlacken (Erzeugung von Roheisen) wurden 2018 etwa 96 % einer Verwertung zugeführt:

• 72,2 % Hüttensand als Zementrohstoff
• 26,4 % Hochofenstückschlacke für den Straßenbau etc.
• 1,2 % Hüttensand für Straßenbau
• 0,2% Düngemittel

Von den insgesamt 5,4 Mio. t Stahlwerkschlacken, die aus allen anderen Prozessen wie Konverter, Elektroofen, Edelstahlerzeugung oder Sekundärmettallurgie resultieren, wurden 2018 ca. 71 % wie folgt verwertet:

• 2,34 Mio. t als Baustoff insbesondere für den Bau von Verkehrswegen
• 0,71 Mio. t zur metallurgischen Kreislaufführung als Kalk- und Eisenträger
• 0,37 Mio. t als Düngemittel
• 0,41 Mio. t in sonstiger Verwertung

Die nicht verwertbaren Abfälle aus der Schlackenverarbeitung 100201 sowie die unbearbeiteten Schlacken 100202 (aus der Stahlerzeugung) machen derzeit in Deutschland etwa 5 % der gesamten Schlackenerzeugung aus (2018: 0,74 Mio. t). Beispiele für diese Abfälle sind feinkörnige Schlacken oder spezielle Schlacken mit erhöhten Gehalten an umweltrelevanten auslaugbaren Schwermetallen. Dazu kommen noch 0,82 Mio. t in Zwischenlagern zur späteren Verwertung oder Beseitigung.

Die anderen überwiegend mineralischen Rückstände - Walzzunder und die Stäube/Schlämme aus der Abgasbehandlung - können bei integrierten Hüttenwerken häufig intern (Kreislaufführung) oder extern (Bau- und Zuschlagstoffe) stofflich verwertet werden. In Abhängigkeit von den jeweiligen Nutzungsmöglichkeiten im Werk bestehen Beschränkungen sowohl aufgrund der Anforderungen an die physikalische (z. B. Körnung) und chemische Beschaffenheit (z. B. Störstoffe wie Schwermetalle, insbesondere Zink und Blei, sowie PCDD/PCDF, PAK und Mineralölkohlenwasserstoffe) als auch der Genehmigungswerte der Aufbereitungsanlagen. Aber auch wirtschaftliche Aspekte nehmen Einfluss auf die interne Kreislaufführung der Abfälle.

Stark ölhaltige Walzzunder müssen vor einer metallurgischen Verwertung entölt werden (z. B. im Drehrohr). Für die Schlämme aus der Kühlwasserbehandlung sind derzeit keine Verwertungsmöglichkeiten bekannt.

Beseitigung

Von der vorrangigen Verwertung im Sinne der Abfallhierarchie nach § 6 KrWG kann abgewichen werden, wenn damit der Schutz von Mensch und Umwelt besser gewährleistet werden kann. Dabei sind neben Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekten auch die technischen Möglichkeiten und die wirtschaftliche Zumutbarkeit zu beachten.

Eine Beseitigung der Abfälle aus der Eisen- und Stahlherstellung auf Deponien ist unter diesen Voraussetzungen möglich. Für die Ablagerung auf Deponien sind die Zuordnungskriterien und Ablagerungshinweise der Deponieverordnung, die länderspezifischen Regelungen sowie die anlagenspezifischen Genehmigungswerte zu beachten. 2018 wurden rund 0,74 Mio. t, d. h. ca. 5 % der erzeugten Schlackenmenge auf Deponien abgelagert.

Hier finden Sie die im Steckbrief aufgeführten relevanten Vorschriften und Arbeitshilfen.