Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In den deutschen Gie\u00dfereien werden j\u00e4hrlich ca. 20 Mio. Tonnen Sand als Formstoff eingesetzt.
\nNach dessen mehrfacher interner Aufbereitung und Nutzung im Produktionsprozess muss der thermisch\/mechanisch verschlissene Anteil ausgeschleust werden.
\nF\u00fcr diesen Gie\u00dfereialtsand sind nachhaltige Verwertungsstrategien zu entwickeln. Steigende Deponie- und Transportkosten, knapper werdende Deponiekapazit\u00e4ten, die Notwendigkeit zur Schonung der Neusandressourcen und die verst\u00e4rkte Hinwendung zu einer Circular Economy erfordern ein Umdenken im Umgang mit Gie\u00dfereialtsanden.
\nDie au\u00dferbetriebliche Verwertung in Drittindustrien, z.B. im Stra\u00dfenbau oder in der Zement- und Ziegelindustrie, ist m\u00f6glich, aber aus umweltrechtlichen oder technischen Gr\u00fcnden mengenm\u00e4\u00dfig beschr\u00e4nkt und in der Tendenz kaum zu steigern.
\nEine weitere M\u00f6glichkeit zur au\u00dferbetrieblichen Verwertung von Gie\u00dfereialtsanden kann unter Beachtung technischer Voraussetzungen auch der Einsatz in der Glasindustrie zur Herstellung farbigen Beh\u00e4lterglases sein.
\nIn einem Vorl\u00e4uferprojekt (Az 34046\/01) ist untersucht worden, inwieweit es durch Abreicherung der f\u00fcr die Glasherstellung sch\u00e4dlichen Komponenten aus dem Altsand und gleichzeitiger Korrektur des Gemenges in der Glash\u00fctte m\u00f6glich ist, Glasqualit\u00e4ten zu erzeugen, welche die erforderlichen Eigenschaften aufweisen. Dabei wurde festgestellt, dass der gereinigte
\nGie\u00dfereialtsand bei beherrschbarer Rohstoffvorbereitung zur Herstellung farbigen Beh\u00e4lterglases grunds\u00e4tzlich eingesetzt werden kann. Diese Erkenntnisgrundlage f\u00fchrte zur europ\u00e4ischen Anmeldung eines europ\u00e4ischen Patentes (EP 3 643 689 A1).
\nDas zugrundeliegende Konzept der Aufbereitung der Altsande und deren Einsatz als Sekund\u00e4rrohstoff in der Glasherstellung war nun im industriellen Gro\u00dfversuch zur validieren.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen dieses Projektes war die technische Machbarkeit des Einsatzes von Gie\u00dfereialtsanden f\u00fcr die Herstellung von farbigem Beh\u00e4lterglas zu \u00fcberpr\u00fcfen und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuf\u00fchren.
\nDabei wurden folgende Arbeitspakete behandelt:
\n\u00b7 Konzipierung der Technologieschritte und Anlagenkonfiguration f\u00fcr die Projektierung einer Aufbereitungsanlage f\u00fcr Altsande aus verschiedenen Gie\u00dfereien
\n\u00b7 Installation der Anlage zur Aufbereitung von Altsanden,
\n\u00b7 Planung und Abwicklung der Logistik f\u00fcr die Anlieferung der Altsande aus den Gie\u00dfereien sowie der Transporte des aufbereiteten Altsandes zum Glaswerk,
\n\u00b7 Durchf\u00fchrung des Versuchsbetriebes der Anlage zur Aufbereitung von Altsanden,
\n\u00b7 Charakterisierung der Altsandeingangs- und -ausgangsqualit\u00e4ten,
\n\u00b7 Auswertung der Versuchsergebnisse aus der Altsand-Aufbereitung,
\n\u00b7 Erstellung eines Anforderungskataloges f\u00fcr die erforderliche Gie\u00dferei-Altsandqualit\u00e4t zur Aufbereitung als Sandkomponente in der farbigen Beh\u00e4lterglaserzeugung,
\n\u00b7 Herstellung einer homogenen Sandmischung f\u00fcr die Lieferung an das Glaswerk,
\n\u00b7 Technisch-organisatorische Abstimmungen f\u00fcr den Versuchsbetrieb im Glaswerk,
\n\u00b7 Durchf\u00fchrung des Schmelzversuchs im gro\u00dftechnischen Ma\u00dfstab,
\n\u00b7 Auswertung der Versuchsergebnisse aus dem Schmelzversuch,
\n\u00b7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Aufbauend auf labor- und kleintechnischen Untersuchungen in Vorprojekten zur Aufbereitung von Gie\u00dferei-Altsanden und f\u00fcr dessen Einsatz in der Glasherstellung waren die Ziele des vorliegenden Projektes, die technische Machbarkeit der Aufbereitung im Pilotma\u00dfstab sowie des
\nSchmelzeinsatzes im industriellen Ma\u00dfstab zu \u00fcberpr\u00fcfen sowie die Grundlagen f\u00fcr eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu erarbeiten.
\nIm ersten Schritt wurde eine Aufbereitungsanlage im Pilotma\u00dfstab konzipiert bestehend aus den folgenden Prozessschritten:
\n(1) Separation der Grobfraktion mittels Siebung
\n(2) Aufbrechen der Binderh\u00fcllen mittels Strahlreiniger
\n(3) Abtrennen der Staubfracht mittels Flie\u00dfbettsichter
\n(4) Abtrennen der magnetischen Komponenten mittels Magnetabscheider
\nWesentliche Bestandteile der Konzeption waren unter anderem
\n– die Identifizierung eines geeigneten Magnetabscheiders sowie kleintechnische Vorversuche daf\u00fcr,
\n– die Identifizierung der Strahlreinigung als geeignete Technologie zum Aufbrechen der Binderh\u00fcllen mit anschlie\u00dfender Auslegung eines Strahlreinigers sowie kleintechnische Vorversuche dazu und
\n– die Konstruktion und der Bau einer an bestehende tandortvoraussetzungen angepassten Aufbereitungsanlage.
\nNach der erfolgreichen Inbetriebnahme der Anlage erfolgten konstruktive Anpassungen sowie die Optimierung der Prozessparameter f\u00fcr sechs unterschiedliche Altsande.
\nAls Voraussetzung dieser Optimierungen aber auch f\u00fcr die Gew\u00e4hrleistung der glastechnologischen Produktanforderungen wurde eine geeignete Qualit\u00e4tspr\u00fcftechnik etabliert.
\nDies beinhaltete haupts\u00e4chlich die Siebanalyse des Fertigsandes und der Feinfraktion, die Bestimmung von Gl\u00fchverlust und Kohlenstoffgehalt des Fertigsandes sowie die Elementaranalyse mittels R\u00f6ntgenfluoreszenz (RFA) des Fertigsandes. Mit der Versuchsanlage wurden 1.004 t aufbereiteter Altsand (Fertigsand) als Produkt hergestellt sowie Grobfraktion, Feinfraktion und magnetische Fraktion als R\u00fcckst\u00e4nde. Beim Versuch, die
\nFeinfraktion durch einen zus\u00e4tzlichen nachgeschalteten Aufbereitungsschritt in eine ebenfalls verwertbare Fraktion zu \u00fcberf\u00fchren, wurde festgestellt, dass der Sichtungsprozess in der Altsandaufbereitung bereits optimal eingestellt und sehr effektiv war. In der Feinfraktion war kaum
\nnoch (f\u00fcr die Glasindustrie) verwertbarer Sand enthalten.
\nVon der Gesamtmenge an hergestelltem Fertigsand wurden insgesamt 829 t an den Glashersteller geliefert. Nach Anpassungen in der Sch\u00fcttgutverarbeitung aufgrund eines abweichenden
\nFlie\u00dfverhaltens des trockenen Altsandes gegen\u00fcber dem feuchten konventionellen Sand, wurde der Altsand \u00fcber mehrere Wochen hinweg erfolgreich in einer Braunglas-Schmelzwanne
\neingesetzt. Die zudosierte Menge an aufbereitetem Altsand konnte bis zum Ende der Projektlaufzeit auf 18 % gesteigert werden.
\nEine Absch\u00e4tzung der Wirtschaftlichkeit f\u00fcr den Altsand-Aufbereitungsbetrieb beschreibt die wesentlichen Kostenpositionen nach dem Kostenniveau bis 31.12.2021. Sie zeigt, dass eine wirtschaftliche Umsetzung nicht nur w\u00fcnschenswert und realisierbar, sondern auch rentabel sein kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Der Bundesverband der Deutschen Gie\u00dferei-Industrie wird die Ergebnisse des Projektes in seinen eigenen Medien (z.B. in der Zeitschrift GIESSEREI) sowie im Rahmen geeigneter Veranstaltungen (z.B. beim zweij\u00e4hrlich stattfinden Formstoffforum) kommunizieren.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit diesem Projekt wird der grunds\u00e4tzliche Nachweis der technischen Machbarkeit einer Verwertung von Gie\u00dferei-Altsand bei der Herstellung von farbigem Beh\u00e4lterglas erbracht. Altsand l\u00e4sst sich mechanisch von einem gro\u00dfen Teil glastechnisch unerw\u00fcnschter Verunreinigungen
\nbefreien und je nach Altsandcharakteristik nach dieser Aufbereitung in der Schmelze f\u00fcr braunes Beh\u00e4lterglas in nennenswerten Mengen einsetzen. Dort kann er den Einsatz der nat\u00fcrlichen Ressource Sand anteilig ersetzen und somit zur Ressourcenschonung beitragen.
\nDie Absch\u00e4tzung der Wirtschaftlichkeit f\u00fcr den Altsand-Aufbereitungsbetrieb beschreibt die wesentlichen Kostenpositionen gem\u00e4\u00df Kostenniveau bis 31.12.2021. Sie zeigt, dass eine wirtschaftliche Umsetzung nicht nur w\u00fcnschenswert und realisierbar, sondern auch lohnend sein
\nkann. K\u00fcnftige \u00dcberlegungen zum Einsatz von Gie\u00dferei-Altsand im Glasschmelzprozess m\u00fcssen sich an den dann geltenden, technischen und wirtschaftlichen Aussagen orientieren. Sie erfordern
\neine Aktualisierung der spezifischen Kosten sowie detaillierte Abstimmungen mit ausgew\u00e4hlten Partnern in der Beh\u00e4lterglasindustrie.
\nNach Angaben des statistischen Bundesamtes wurden in Deutschland 2020 laut rund 1,7 Mio.Tonnen farbiges Beh\u00e4lterglas produziert, wovon etwa 2\/3 auf Braunglas und 1\/3 auf Gr\u00fcnglas entfallen. F\u00fcr die Absch\u00e4tzung eines potenziellen Altsandbedarfes in der Glasherstellung ist neben
\ndem Neusand der Anteil eingesetzter Scherben entscheidend. Werden f\u00fcr die Produktion von Braunglas Scherbenanteile zwischen 70 und 80 % angenommen und ein Sandersatz durch Altsand von 18 bis 30 %, so ergibt sich ein potenzieller t\u00e4glicher Altsandbedarf in der Beh\u00e4lterglasindustrie von 90 bis 210 t\/d.
\nF\u00fcr diesen Bedarf ist der Altsand einer einzelnen Gie\u00dferei nicht ausreichend. Vielmehr m\u00fcssen geeignete und die glastechnologischen Anforderungen einhaltende Altsande aus mehreren Gie\u00dfereien verarbeitet werden. Eine L\u00f6sungsm\u00f6glichkeit hierf\u00fcr bietet die Entwicklung von Clustern mit geeigneten Gie\u00dfereien und Glaswerken. Die Altsande der Gie\u00dfereien sind nach ihrem Einsatzpotential (Charakteristik, Aufkommen, Aufbereitungsf\u00e4higkeit, Standort, Dringlichkeit eines neuen Entsorgungsweges) und die Glaswerke \u0096 insbesondere mit Schmelzwannen f\u00fcr Braunglas \u0096 nach ihrem Einsatzpotential (Sandtonnage, Potential f\u00fcr zus\u00e4tzlichen Kohlenstoff, Standort, Standortbedingungen wie freie Silos) zu bewerten.
\nF\u00fcr die Wirtschaftlichkeit der Aufbereitung ist es erforderlich, eine Anlage mit einem Durchsatz von mind. 200 t\/d Altsand zu betreiben. Aufgrund der Transportkosten ist darauf zu achten, dass diese Gie\u00dfereien nicht zu weit voneinander und von potenziellen Glaswerken entfernt liegen.
\nParallel k\u00f6nnten die Voraussetzungen in den Gie\u00dfereien zur Optimierung der Altsande hinsichtlich dieses Verwertungsweges \u00fcberpr\u00fcft werden. M\u00f6glicherweise lassen sich die Altsandqualit\u00e4ten insbesondere hinsichtlich ihrer Organikgehalte optimieren, um als Sekund\u00e4rrohstoff in der
\nGlasindustrie eingesetzt werden zu k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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