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Mobilität und Immobilisierung von Schwermetallen in MVA-Rostaschen

Die Freisetzung von Schwermetallen stellt ein wesentliches Hindernis für das Recycling von MVA-Rostaschen dar. Während für Stahlwerksschlacken bereits auslaugungskontrollierende Mechanismen identifiziert und thermochemische Konditionierungsverfahren erprobt wurden, gibt es für MVA-Rostaschen noch kaum Ansätze zu einer gezielten Konditionierung. Da im Unterschied zum metallurgischen Prozess keine Homogenisierung im schmelzflüssigen Zustand erfolgt, wird für MVA- Rostaschen der Ansatz einer nachträglichen Zugabe von Additiven erprobt. Dazu wurden zuerst die mineralischen Fraktionen ausgewählter MVAs beprobt und bzgl. Mineralogie und Auslaugbarkeit charakterisiert.

Es wurde gezeigt, dass Kupfer in den untersuchten Proben in metallischer Form sowie als Cuprit, Cu2O, Barium als Baryt, BaSO4, und Chrom als Chromit, FeCr2O4, vorliegen. Die Eluatanalysen zeigen, dass die Freisetzung von Chrom mit <0,1 mg/kg TM deutlich geringer ist als jene von Barium, die zwischen 1,5 und 3 mg/kg TM liegt, sowie jene von Kupfer, die zwischen 1,7 und 7,1 mg/kg TM beträgt. Dies spricht dafür, dass die Löslichkeit von Chromit geringer ist als jene von Cuprit und Baryt. Im zweiten Schritt wurden pHabhängige Auslaugversuche durchgeführt und mittels hydrogeochemischer Modellierung die auslaugungskontrollierenden Mechanismen identifiziert. Es wurde gezeigt, dass die Freisetzung von Zink v.a. durch die Löslichkeit von Willemit, Zn2SiO4, jene von Nickel v.a. durch die Löslichkeit von Theophrastit, Ni(OH)2 und jene von Kupfer v.a. durch die Löslichkeit von Tenorit, CuO, kontrolliert wird, während es im Falle von Blei und Chrom zunächst zur Auflösung der Primärphasen und anschließend zur Adsorption der freigesetzten Schwermetalle v.a. an Eisenhydroxide kommt. Diese identifizierten mineralogisch-geochemischen Prozesse sorgen dafür, dass die Eluatkonzentrationen von Chrom, Kupfer und Nickel beim natürlichen pH-Wert unter den Grenzwerten für einen Einsatz im Straßenbau liegen. Schlussendlich wurden die Auswirkung mineralischer Additive auf die Auslaugbarkeit untersucht. Dazu wurden jeweils Kaolin, das Ca-haltige Additiv MinPlus® sowie Kaliumdihydrogenphosphat (KH2PO4) im Verhältnis 5:95 mit der Rostasche gemischt und die Mischungen mittels Schütteleluat nach DIN 19529 und anschließender ICP-OES-Analyse im Hinblick auf ihre Schadstofffreisetzung untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass alle Additive die Eluatkonzentration von Kupfer um 19 bis 36 % verringerten. Im Hinblick auf die Freisetzung von Ni, Sb und V hatte die Zugabe von KH2PO4 hingegen eine negative Wirkung, was im Fall des Ni auf eine Abnahme des pH-Wertes um im Fall von Sb und V auf die Fixierung von Ca in Phosphaten zurückgeführt werden kann, welches dann nicht mehr für die Bildung schwerlöslicher Ca-Antimonate und -Vanadate zur Verfügung steht.

Copyright:	© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle:	Recy & Depotech 2024 (Dezember 2024)
Seiten:	4
Preis:	€ 2,00
Autor:	Prof. Daniel Vollprecht Simon Faul Romy Wittum Lena Putz Christian Strakos
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