IPA - Home > Abfallsteckbrief - 1901 Abfallverbrennung, Stand 16.08.2013

Herkunft und charakteristische Zusammensetzung

 

 

Herkunft

Bei der Verbrennung von Abfällen fallen an verschiedenen Stellen im Verbrennungsprozess unterschiedliche Rückstände an. Die Zusammensetzung der jeweiligen Rückstände aus der Abfallverbrennung kann sehr unterschiedlich sein und hängt im Wesentlichen von der Abfallzusammensetzung sowie der eingesetzten Verbrennungs- und Abgasreinigungstechnik ab.

190111*/12 Rost- und Kesselaschen sowie Schlacken
Diese Abfallart umfasst die Verbrennungsrückstände aus dem Feuerraum. Es wird unterschieden zwischen HMV-Rohschlacken (HMV-Rohaschen) und HMV-Schlacken (HMV-Aschen). HMV-Rohschlacken (HMV-Rohaschen) werden als Rostabwurf und Rostdurchfall aus den Feuerräumen von Abfallverbrennungsanlagen ausgetragen. Bei trockener Fahrweise des Verbrennungsmoduls bzw. des Austragungssystems wird von Rohasche, bei schmelzflüssiger Fahrweise bzw. Nassentschlackung von Rohschlacke gesprochen. Die aufbereiteten und gealterten HMV-Rohschlacken werden als HMV-Schlacken (HMV-Aschen) bezeichnet.
Bei der Verbrennung aufgewirbelte Teile des Abfalls bilden Partikel verschiedener Größe und Dichte. Die gröbsten Partikel setzten sich im Bereich der Abhitzekessel ab und bilden die Kesselasche. Die Kesselaschen werden teilweise zusammen mit den Rostaschen und Schlacken entsorgt. Separat anfallende Kesselaschen stellen eine eigene Abfallart dar und werden auch als Kesselstaub benannt (siehe unten).
Zum größten Teil (80 %) besteht HMV-Rohschlacke aus feinstückigem Material (32 mm) und zu ca. 5 - 7 % aus grobstückigem Material (32 mm). Darin sind hauptsächlich geschmolzene Mineralanteile, Steine, Beton, Glas sowie Gips-, Keramik- und Porzellanstücke enthalten. Etwa 5 - 10 % der Schlacke besteht aus Metallen, meist Eisen, Kupfer, Messing und Aluminium und ca. 3 -5 % aus Restorganik. Weitere Schwermetalle und ihre Verbindungen kommen in der Regel in geringeren Anteilen von 1 % vor. Chemisch gesehen sind wasserunlösliche Silikate, Aluminiumoxid, Eisen und Eisenoxide, Carbonate und Chloride der Alkali- und Erdalkalimetalle Hauptbestandteil der HMV-Rohschlacke. Im Vergleich zu Filterstäuben und Reaktionsprodukten aus der Rauchgasreinigung enthalten diese Schlacken nur wenig wasserlösliche Salze.

190102 Eisenteile, aus Rost- und Kesselasche entfernt
Eisenteile aus dem Abfall werden über den Rost mit der Schlacke ausgetragen und intern oder beim externen Schlackeaufbereiter nach Zerkleinerung und Siebung der Schlacke mittels Magnetabscheider abgetrennt. Das Eisen liegt in metallischer, stückiger Form vor.

190115*/16 Kesselstaub
Kesselstaub (Kesselasche) entsteht bei der Verbrennung durch Agglomeration und Sintern der mineralischen Begleitstoffe des Abfalls im Feuerraum. Aufwirbelnde Partikel werden mit dem Rauchgas als Flugasche mitgerissen und größere Partikel setzen sich im Kesselraum ab. Der Kesselstaub wird dort regelmäßig mechanisch oder pneumatisch entfernt und hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Filterstäube, allerdings mit etwas niederen Gehalten an Schwermetallen und organischen Schadstoffen.

190113*/14 Filterstaub
Filterstaub ist Flugstaub, der bei der Rauchgasreinigung in Zyklonen (Vorabscheidung), Elektro- oder Gewebefiltern anfällt. Diese physikalisch wirkenden Filteraggregate sind teilweise auch in Kombination nach dem Kessel und vor der chemischen Abgasreinigung zur Entstaubung des Rauchgases eingebaut. Filterstäube bilden nach den Schlacken den zweitgrößten Mengenstrom einer Abfallverbrennungsanlage und stellen die maßgebliche Schadstoffsenke im Verbrennungsprozess dar. Hauptbestandteil der Filterstäube sind Siliciumdioxid, Calciumoxid und Calciumsulfat mit einem Anteil von jeweils ca. 16%. Weitere Bestandteile sind Natriumchlorid, Aluminiumoxid und Kaliumchlorid (2 - 10%). Außerdem liegen relevante Mengen an Eisen, Zink und Blei im Filterstaub vor. Aber auch die anorganischen Schadstoffe Cadmium, Kupfer und Quecksilber können in relevanten Konzentrationen enthalten sein. Bei den organischen Schadstoffen sind die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) und Dioxine und Furane (PCDD/PCDF) hervorzuheben. Die Salze - insbesondere Chloride, Phosphate und Sulfate - bewirken eine hohe Löslichkeit. Zudem weisen die alkalischen Stäube, ähnlich dem Zement, eine gewisse Hydraulizität bzw. Puzzolanität auf.

190105* Filterkuchen und 190106* Wässrige flüssige Abfälle aus der Abgasbehandlung
Aus dem vorentstaubten Rauchgas werden die sauren Gase wie Fluor- und Chlorwasserstoff (HF/HCl) und Schwefeldioxid (SO2) sowie Schwermetalle und organische Verbindungen in Wäschern abgetrennt. Die mit Schadstoffen angereicherten Waschwässer werden in chemisch-physikalischen Anlagen (CPB-Anlagen) durch spezielle Fällungsverfahren behandelt und die Fällungsprodukte in einer Filterpresse auf einen Trockensubstanzgehalt von ca. 30 - 40 % entwässert. Der Filterkuchen weist - je nach Verfahren - hohe Gehalte an Salzen (Sulfate, Halogenide, Carbonate, Sulfiden), Hydroxiden und Schwermetallen auf. Auch organische Schadstoffe, z. B. PCDD/PCDF, können enthalten sein.

190107* Feste Abfälle aus der Abgasbehandlung
Feste Abfälle entstehen bei der Rauchgasreinigung nach dem Quasitrocken- bzw. Trockenverfahren, bei dem meist Kalkhydrat (Calciumhydroxid) oder Natronlauge eingesetzt wird. Bei dieser Abgasreinigung entsteht als Reaktionsprodukt ein Gemisch aus Calciumchlorid, Calciumfluorid, Calciumsulfat und einem Überschuss an Kalkhydrat bzw. Natronlauge. In Sprühabsorbern wird das Absorptionsmittel flüssig in den Abgasstrom eingesprüht. Aufgrund der hohen Temperaturen verdampft das Wasser vollständig und die Reaktionsprodukte werden als fester Rückstand im unteren Teil des Absorbers abgezogen. Im trockenen Verfahren wird hochreaktiver Kalk als Pulver in einen Reaktor eingeblasen und die festen Reaktionsprodukte werden unten im Reaktor abgeschieden. Auch Mischformen beider Verfahren werden eingesetzt. In allen Fällen wird der Rest an Reaktionsprodukten im nachgeschalteten Gewebefilter aus dem Rauchgas abgeschieden. Die salzhaltigen Rückstände weisen hohe Gehalte an Schwermetallen auf und können auch organische Schadstoffe, z. B. PCDD/PCDF, enthalten.

190110* Gebrauchte Aktivkohle aus der Abgasbehandlung
Nach der Reduktion der Stickoxide im Rauchgas, z. B. nach dem DESONOX-Verfahren, folgt als letzte Stufe der Rauchgasreinigung der Aktivkohlefilter in verschiedenen technischen Ausführungen. Aus dem weitgehend gereinigten Abgas werden in diesen hochporösen Filtern insbesondere Dioxine/Furane (PCDD/PCDF) und leichtflüchtige Metalle wie Quecksilber bzw. Quecksilberverbindungen abgetrennt. Ein Teil der gebrauchten Aktivkohle wird gegen frische Aktivkohle ersetzt und fällt als Abfall an.

 

 

Aufbereitungsanlage für Schlacke (Quelle: Studie "Untersuchung von Abfällen aus der thermischen Abfallbehandlung", Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, 2012 )

 

Charakteristische Zusammensetzung

Inhaltsstoffe Gehalte / Konzentrationen Erläuterungen
190111*/12 Rost und Kesselaschen sowie Schlacken
Feinschlacke (Körnung 32 mm) ca. 80 % geschmolzene Mineralanteile, Steine, Beton, Glas sowie Gips-, Keramik- und Porzellanstücke
Grobschlacke (Körnung 32 mm) ca. 5 - 7% geschmolzene Mineralanteile, Steine, Beton, Glas sowie Gips-, Keramik- und Porzellanstücke
Unverbrannte Anteile, Restorganik 3 - 5 %
Metalle ca. 7 - 10 % meist Eisen, Kupfer, Messing und Aluminium
190102 Eisenteile, aus der Rost- und Kesselasche entfernt
Eisenteile in metallischer, stückiger Form
190115*/16 Kesselstaub
ähnliche Zusammensetzung wie Filterstäube
190113*/14 Filterstaub
Hauptbestandteile SiO2, CaO und CaSO4 jeweils ca. 16%
NaCl, KCl und Al2O3 ca. 2 - 10 %
Metalle 10% meist Eisen, Zink und Blei sowie Cadmium, Kupfer und Quecksilber
190106* wässrige flüssige Abfälle aus der Abgasbehandlung und andere flüssige Abfälle
Wasser
Halogen- und schwefelhaltige Säuren z. B. Salzsäure oder schweflige Säure
Salze z. B. Halogenide, Sulfate, Sulfite
leichtflüchtige Schwermetalle z. B. Quecksilber
auskondensierte organische Verbindungen z. B. PCDD/PCDF
190105* Filterkuchen aus der Abgasbehandlung
Fällungsprodukte (Hydroxide, Sulfide, Gips und andere Salze, z. B. Chloride, Schwermetalle) 30 - 40 % Trockensubstanzgehalt
organische Verbindungen z. B. PCDD/PCDF
190107* feste Abfälle aus der Abgasbehandlung
neutralisierendes Additiv, z. B. Kalkmilch oder Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) Überschuss aus der Sprühabsorption
Adsorbens, z. B. Herdofenkoks oder vereinzelt Aktivkohle Überschuss aus der Sprühabsorption
Salze, z. B. Sulfate, Chloride, Carbonate aus der Neutralisation der sauren Rauchgase mit dem Additiv der Sprühadsorption sowie Schwermetallverbindungen
organische Verbindungen z. B. PCDD/PCDF
190110* gebrauchte Aktivkohle aus der Abgasbehandlung
Kohle Aktivkohle oder Herdofenkoks
organische Verbindungen, z. B. PCDD/PCDF adsorbierte Schadstoffe
leicht flüchtige Schwermetalle, insbesondere Quecksilber weitere adsorbierte Schwermetalle sind z. B. Cadmium, Arsen, Zink und Blei bzw. deren Verbindungen

 

Glossar
  AschenVerbrennungsrückstände mit pulverförmiger Konsistenz
  Schlackenin der Metallurgie: glasig oder kristallin erstarrter Schmelzrückstand nichtmetallischer Art; in der Feuerungstechnik: Asche, deren Schmelztemperatur überschritten wurde und nicht mehr feinkörnig oder pulverig vorliegt, sondern (zäh)flüssig wird und nach dem Abkühlen in fester, stückiger Form anfällt
  DESONOX-VerfahrenVerfahren zur kombinierten Entschwefelung und Entstickung von Rauchgasen
  Zyklonin der Verfahrenstechnik ein Fliehkraftabscheider zur Stofftrennung aufgrund von Masseunterschieden, z. B. in der Abgasreinigung zur Absonderung von in Gasen enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln
  PAKpolycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe aus mindestens zwei verbundenen aromatischen Ringen, die überwiegend bei unvollständiger Verbrennung entstehen (oft angelagert an Ruß) und meist eine hohe Toxizität und Persistenz aufweisen, z. B. Benzo[a]pyren
  PCDD/PCDFpolychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane, Sammelbezeichnung für ähnlich aufgebaute, chlorierte organische Verbindungen, die hauptsächlich bei thermischen Prozessen von organischen Materialien anfallen, giftig (u. a. krebserzeugend), fettlöslich, bioakkumulierbar, persistent, unterfallen der POP-Verordnung (im Anhang IV aufgeführt)
  HydraulizitätEigenschaft eines Bindemittels, z. B. Zement, hydraulisch, also durch Reaktion mit Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser zu erhärten
  PuzzolanitätEigenschaft natürlicher oder künstlicher kieselsäurehaltiger oder tonerdehaltiger Stoffe (sogenannte Puzzolane), z. B. Santorinerde oder Steinkohlenflugaschen, zusammen mit Wasser und Calciumhydroxid zu festen, wasserunlöslichen Verbindungen zu reagieren
  Flugstaubpartikelförmige Teilchen aus verschiedenen technischen Prozessen, die mit den Abluftströmen entweichen und in der Abgasreinigung an Entstaubungsanlagen (z. B. Fliehkraftabscheider, Elektro- oder Gewebefilter) größtenteils wieder abgeschieden werden
  LAGABund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall
  HMVHausmüllverbrennungsanlage
  Erdalkalimetallechemische Elemente Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium der 2. Hauptgruppe des Periodensystems
  Alkalimetallechemische Elemente Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium und Francium der 1. Hauptgruppe des Periodensystems; metallisch glänzende, weiche Leichtmetalle, die chemisch sehr reaktiv sind
  AgglomerationAnhäufung von vorher losen Bestandteilen zu einem festen Verbund
  SinternStückigmachen feinkörniger Stoffe durch Wärmebehandlung bei Temperaturen, die wenig unter dem Schmelzpunkt der Hauptkomponenten liegen, teilweise auch zur Formgebung genutzt
  CPBchemisch-physikalische Behandlungsanlage

 

Quellenverzeichnis
(Quellen, wenn nicht anders angegeben, in der aktuellen Fassung)
  EU - Europäische Union
  DE - Bundesrepublik Deutschland
  BW - Baden-Württemberg
  BY - Bayern
  NI - Niedersachsen
  Handreichung Qualifizierter Umgang mit mineralischen Abfällen und Ausbaustoffen im Straßenbau, Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr, September 2019
  RP - Rheinland-Pfalz
  ST - Sachsen-Anhalt