2 Afprøvning af ny metode og ny separationsteknologi

Oparbejdning af metaller fra affaldsforbrændingsslagge

Dette afsnit præsenterer resultaterne af det testforsøg med anvendelse af H.J. Hansen Genvindingsindustris ny oparbejdningsmetode. Metoden tager udgangspunkt i oparbejdning af metallerne fra frisk råslagge, og indebærer en mekanisk bearbejdning/forbehandling af de metalholdige slaggepartikler. Desuden anvendes ny separationsteknologi ”detection/ejection”, der er udviklet for at effektivisere oparbejdningen af den marginale metalfraktion, der ellers ville være indeholdt i affaldsfraktionen fra virksomhedens shredning af metalholdigt affald.

En prætest til ”fintuning” af metode og anlæg, 4 testseparationer samt en efterfølgende test for afprøvning af udstyret på en finere sigtekvalitet er gennemført i perioden august 2002 til marts 2003. Anlægget er efterfølgende modificeret og udbygget august 2003, så det med stor sandsynlighed vil være i stand til at oparbejde metaller fra den fine sigtekvalitet af forbrændingsslagge ned til en størrelse på 2 mm.

2.1 FORMÅL

Anvendelsen af H.J. Hansen Genvindingsindustris teknologi og metode er gennemført med henblik på at opnå konkret viden om muligheden for at oparbejde metallerne på basis af frisk råslagge, herunder stadfæste ”detection/ejection” separationsanlæggets effektivitet til oparbejdning af den ikke magnetiske metalfraktions fra forbrændingsslagge. I tilknytning hertil er der særdeles stor interesse for at få konstateret betydningen for metallernes kvalitet, at disse oparbejdes straks efter forbrændingen og dermed undgår oplagringen i det kraftigt aggressive slaggemiljø.

2.2 Forudsætninger til grund for testseparationerne

Uden kendskab til den eksakte sammensætning af det affald, der ligger til grund for den råslagge, som oparbejdes i forsøget, er det ikke muligt at drage eksakte konklusioner med hensyn til testmaterialets repræsentativitet i forhold til affaldsdannelsen i Danmark.

2.3 Testmaterialets repræsentativitet i forhold til affaldsdannelsen

For at opnå så stor repræsentativitet med de givne forudsætninger er gennemførelsen af forsøget baseret på følgende valg:

Ved sammensætningen af slaggepartier, er det søgt at få dækket et udsnit, der modsvarer et væsentligt og repræsentativt udsnit af affaldsdannelsen i Danmark gennem partier fra øst/vest Danmark og land/by.
I tilknytning til udtagningen fra de specifikke værker, er der samtidig skelet til anvendte forbrændingsteknologi og ovntype.

Ca. 280 tons råslagge har indgået i forsøget. De ca. 190 ton, der indgik som grundlag for resultaterne af de 4 afrapporterede testforsøg, fordelte sig på udtagning af slagge fra følgende forbrændingsanlæg:

Slaggeparti fra Fyensværket ca. 62 ton
Slaggeparti fra Vejen ca. 66 ton
Slaggeparti fra KARA ca 31 ton
Slaggeparti fra Vestforbrænding ca 31 ton

2.4 Udtagning af repræsentative prøver

Ved udtagning af prøverne er der fra de større anlæg udtaget tilfældigt i stakkene af frisk råslagge. Prøven fra Vejen repræsenterer den samlede slaggemængde fra en weekends forbrænding.

Slaggeprøvernes repræsentativitet er således med forbehold for de variationer, der kan forekomme i sammensætningen af den indfyrede affaldsmasse, eller som følge af årstidsbestemte variationer i forbrug m.v.

Prøverne er udtaget af den friske råslagge uden nogen forudgående sortering heraf.

2.5 Oparbejdningsmetode og separationsteknologi

En prætest til fintuning af metode og anlæg blev gennemført på basis af et parti på ca. 60 ton fra Elsam/Vejen. På grund af tab af materiale i forskellige afprøvninger af metoder og anlæg, indgår resultater fra prætesten ikke i det samlede testresultat.

Figur 4 Principskitse for procesgennemløbet for oparbejdning af metaller fra forbrændingsslagge

Figur 4 Principskitse for procesgennemløbet for oparbejdning af metaller fra forbrændingsslagge

Gennemførelse af de 4 efterfølgende testseparationer er baseret på følgende proces:

Forbehandling

Slaggepartierne er forbehandlet ved almindelig sigtning i rotertromle på Odense Nord Miljøcenter, hvorved slaggen fraktioners i hhv. lille og stor fraktion. Sigtefraktionen med store emner er efterfølgende neddelt i shredder, og genindblandet den samlede fraktion før afsluttende oparbejdning af metallerne i separationsanlæg.

Oparbejdning

De videre oparbejdninger af metaller er foretaget indenfor samme uge som forbehandlingen i optil flere procesgennemløb, jvf. principskitsen. Den homogeniserede slagge indføres i separationsanlægget hvor den magnetiske jernfraktion udtages med overbåndmagneter, og hvor non-ferrous fraktionen frasorteres via en ”detection/ejection” teknologi. Metalemnerne identificeres på transportbåndet, og udskilles for enden heraf ved hjælp af luftdyser. Metalholdige slaggeklumper udskilles, og neddeles i rotormølle for igen at blive tilført separationsanlægget for fraseparering af metaller.

Anlægget er indstillet til oparbejdning af non-ferrous metaller med en størrelse over 6-7 mm.

Oparbejdningsmetoden resulterer i 3 afsluttende fraktioner hhv. en demetalliseret slagge (non-ferrous > 6-7 mm), en jernfraktion og en non-ferrous fraktion.

Den videre håndtering af metalfraktionerne afgøres af udfaldet af testseparationen på baggrund af renhedsgraden af metallerne.

2.5.1 Individuel bedømmelse af slaggepartierne

De 4 slaggepartier er gennemgået visuelt ved modtagelsen og bedømt med hensyn til følgende karakteristika:

Homogenitet: indhold af store fragmenter fx. beton/sten/metal
Mængden af uforbrændt materiale: helt eller delvist uforbrændt og genkendeligt metal, plast, papir m.v.

2.5.1.1 Slaggeparti 1 – KARA

Råslaggen kunne karakteriseres som relativ homogen med hensyn til størrelsesfordelingen, men indeholdende meget uforbrændt materiale: papir/plast, samt et stort antal genkendelige metalemballager: drikkedåser, aerosoldåser, konservesdåser samt andre metalemner f.eks. rør og wire.

Fordeling af råslagge efter sortertromle i alt 31.680 kg.

Stor fraktion ca. 10 %
Lille fraktion ca. 90 %

2.5.1.2 Slaggeparti 2 - Vestforbrænding

Råslaggen kunne karakteriseres ved et relativt højt indhold af store emner, men indeholdt kun i beskedent omfang direkte synlige og genkendelige metalemballager og andet uforbrændt materiale.

Fordeling af råslagge efter sortertromle i alt 30.820 kg.

Stor fraktion ca. 21 %
Lille fraktion ca. 79 %

2.5.1.3 Slaggeparti 3 - Vejen

Råslaggen kunne karakteriseres ved et relativt højt indhold af store emner, men indeholdt kun i mindre omfang direkte synlige og genkendelige metalemballager og andet uforbrændt materiale.

Fordeling af råslagge efter sortertromle i alt 65.780 kg.

Stor fraktion ca. 25 %
Lille fraktion ca. 75 %

2.5.1.4 Slaggeparti 4 – Fyensværket

Råslaggen kunne karakteriseres som relativ homogen sammenlignet med øvrige slaggepartier, og indeholdt kun i beskedent omfang direkte synlige og genkendelige metalemballager. Optræder mere våd end øvrige slaggeprøver.

Fordeling af råslagge efter sortertromle i alt 61.980 kg.

Stor fraktion ca. 10 %
Lille fraktion ca. 90 %

2.6 Resultater og hovedkonklusioner på baggrund af testseparationer

Resultaterne med hensyn til mængderne af metal i råslaggen, samt deres fordeling i henholdsvis ferrous og non-ferrous (ned til 6-7 mm størrelse), er sammenholdt i nedenstående tabel 7.

Tabel 7
Mængder samt fordeling af metal i testpartier af forbrændingsslagge i kg samt procentuelt i forhold til andel af råslagge

Slaggeprøve	Samlet mængde råslagge, kg.	Magnetisk fraktion, kg	%	Non-ferrous fraktion, kg	%
1 Kara	31.680	1.451	4,6	144	0,45
2 Vestforbrænding	30.820	1.096	3,6	50	0,16
3 Vejen	65.780	4.546	6,9	236	0,36
4 Fyensværket	61.980	3.962	6,4	271	0,44

Med forbehold for slaggeprøvernes repræsentativitet og set i relation til det relativt beskedne testgrundlag, er det muligt at konkludere følgende:

Begge metalfraktioner vurderes at have en meget høj renhedsgrad uden væsentligt indhold af slaggerester. Kun metallerne fra Fyensværket bar præg af et ”slør”, uden at den samlede kvalitet af metallet dog af den grund blev vurderet af en lavere kvalitet.
Den magnetiske jernfraktion (forbrændingsjern) er vurderet af så høj kvalitet og uden væsentlig forringelse af oxidering, at fraktionen kan fases direkte sammen med shredderjernfraktionen
Den ikke magnetiske metal fraktion blev vurderet af så høj kvalitet og uden væsentlig forringelse af oxidering, at fraktionen kan fases direkte sammen med den ikke magnetiske shredderfraktion for videre oparbejdning af de forskellige ikke magnetiske metaller
Separationsteknologien medfører desuden en fraseparering af den rustfri stålfraktion
Koncentrationen af den ikke magnetiske metalfraktion i sigtefraktion, der ligger under den undersøgte 6-7 mm. og ned til ca 2 mm vurderes at være af samme omfang som den allerede ekstraherede mængde, svarende til en samlet vægtprocentandel af råslaggen på mellem 0,32 – 0,90 %, hvilket også svarer til de hollandske undersøgelser.
Koncentrationen af den ikke magnetiske metalfraktion vurderes dermed at ligge på linie med niveauet, der opnås i Holland og Frankrig, når der tages højde for den høje metalkoncentration uden indhold af slaggerester.

Sammenfattende kan der drages følgende hovedkonklusioner på baggrund af anvendelse af den ny metode og ny separationsteknologi:

metoden har en entydig positiv indflydelse på kvaliteten af forbrændingsjernfraktionen
udseparering af metallerne og den anvendte metode syntes ikke at have nogen indflydelse på slaggens mekaniske egenskaber, og efterfølgende nyttiggørelse
metodens effektivitet med hensyn til udseparering af den ikke magnetiske metalfraktion under 6-7 mm vurderes at være til stede, og kan derfor yderligere understrege metodens potentiale.

På baggrund af konklusionerne blev forsøget udvidet med hensyn til at gennemføre et supplerende slaggeparti på eksisterende anlæg. Dette forsøg blev gennemført foråret 2003 på samme måde som de øvrige slaggepartier. Det viste sig imidlertid ikke muligt at gennemføre forsøget med det eksisterende separationsudstyr. En planlagt opradering er tilendebragt i efteråret 2003, hvorfor det vurderes sandsynligt, at kunne foretage en separation af non-ferrous fraktionen ned til en størrelsesdiameter på 2 mm. Det falder imidlertid uden for rammerne af dette projekt at gennemføre yderligere forsøg.