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Organisationseinheit der BAM
- 7 Bauwerkssicherheit (28)
- S Qualitätsinfrastruktur (25)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (24)
- 4 Material und Umwelt (24)
- S.2 Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (24)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (20)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (15)
- 6 Materialchemie (12)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (10)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (9)
Aufgrund der Endlichkeit der Phosphorlagerstätten und der zu erwartenden Preissteigerungen auf dem Weltmarkt werden Rückgewinnung, Kreislaufflührung und sparsamer Umgang mit dem essentiellen Makronährstoff Phosphor zunehmend interessant. Der P-Rückgewinnung aus biogenen Abfallstoffen wird hierbei zukünftig eine bedeutende Rolle zukommen. Die Aufarbeitung von Klärschlammaschen zu P-Düngemitteln kann in diesem Zusammenhang einen entscheidenden Beitrag leisten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden statische und dynamische Versuche zur thermochemischen Behandlung von Klärschlammaschen mit dem Ziel der Bereitstellung eines geeigneten Sekundärrohstoffes für die P-Düngemittelproduktion durchgeführt. Statische Versuche mit Edelsole (MgCl2Lösung) als Cl-Donator zeigten dass eine weitgehende Schwermetallabreicherung unter signifikanter Steigerung der P-Pflanzenverfügbarkeit möglich ist. Die Schwermetalle wurden in die entsprechenden Chloride überrührt und konnten aufgrund ihrer hohen Dampfdrücke bei Betriebstemperaturen von etwa 1000°C über die Gasphase von der Asche separiert werden. Arsen, Chrom und Nickel konnten mit dieser Behandlungsmethode jedoch nicht entfernt werden. Des weiteren wurde mit der Behandlung nicht für alle untersuchten Klärschlammaschen der Grenzwert der aktuellen Düngemittelverordnung für Kupfer unterschritten. Verbesserungen in Hinblick auf die Reinigungsleistung und die technische Umsetzbarkeit des Verfahrens ließen sich durch Versuche mit Chlorgas als CL-Donator erzielen. Alle Schwermetalle inklusive Arsen, Chrom und Nickel konnten bereits ab einer Betriebstemperatur von 850°C deutlich unter die Grenzwerte nach Düngemittelverordnung abgereichert werden. Die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors war vergleichbar mit den Produkten aus der Behandlung mit Edelsole.
Die Citratlöslichkeit konnte von etwa 50-70% (Rohasche) auf 100% (mit Cl2-Gas behandelt) angehoben werden. Bei der kleintechnischen Umsetzung des Verfahrens im Drehrohrofen traten jedoch erhebliche Korrosionsprobleme m Verbindung mit den verwendeten Stahlwerkstoffen auf. Hier besteht Entwicklungsbedarf.
Im Rahmen der Untersuchungen wurde gezeigt, dass die vorgeschlagene thermochemische Behandlung von Klarschlammaschen zur Bereitstellung eines Ausgangsmaterials für die P-Düngemittelherstellung geeignet ist und somit ein erhebliches Potential zur nachhaltigen Kreislaufführung der endlichen Ressource Phosphor erschlossen werden kann. Das thermochemische Verfahren führt sowohl zur weitgehenden Entfernung der Schwermetalle als auch zu einer deutlichen Verbesserung der Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors. Diese erfolgversprechenden Ergebnisse sollten durch weitere kleintechnische Untersuchungen ergänzt werden, um die Basis für eine großtechnische Anwendung zu schaffen.
The SUSAN-project aimed at developing a sustainable and safe strategy for nutrient recovery from sewage sludges using thermal treatment. Mono-incineration of the sludges completely destructs the organic pollutants in a first step. The incineration residues are ashes with a high phosphorus content that still contain heavy metal compounds above the limits for agricultural use. Furthermore, phosphorus in the ashes exhibits low bioavailability - a disadvantage in farming. Therefore, in a second thermochemical step heavy metals are removed and phosphorus transferred into mineral phases available for plants. The principle of the SUSAN-project is the separation of the small heavy metals fraction from the ashes to receive a phosphorus rich product suited as raw material for fertilisers that also contains SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO and K2O.
The thermochemical process is based on evaporation of volatile heavy metal chlorides at 850 - 1000 °C. The sewage sludge ashes are mixed with chlorine donors such as MgCl2 or KCl, grained and treated in a thermal aggregate e.g. a rotary furnace. At the same time a transfer of non soluble P-compounds into Mineral phases available for plants takes place.
Besides technological development of the thermochemical process, the products fertilisation performance, the product design, the market for the products and the sustainability of the whole process chain are emphasised in the SUSAN-project.
Klärschlammaschen weisen hohe Gehalte an Phosphor auf, dieser ist allerdings schlecht für Pflanzen verfügbar. Des Weiteren enthalten sie Schwermetalle die vor dem Einsatz als Düngemittel entfernt werden müssen. Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren nasschemische und thermochemische Verfahren entwickelt und zum Teil bereits in Demonstrationsanlagen getestet. Ein thermochemischer Verfahrensansatz wird in diesem Beitrag näher vorgestellt. Klärschlammaschen werden mit Klärschlamm als Reduktionsmittel und Natriumsulfat als Aufschlussmittel im Drehrohrofen thermisch behandelt. Bei diesem Prozess wird pflanzenverfügbares NaCaPÜ4 gebildet, unerwünschte Elemente wie As, Cd, Hg und Pb werden zum Teil über die Gasphase separiert. Die Ergebnisse eines Demonstrationsversuchs werden vorgestellt.
In dem Projekt soll die vollständige Wiederverwertbarkeit der Schlacke und ihrer Bestandteile demonstriert werden. Dazu gehören die vollständige Rückgewinnung der metallischen Phase, die in die Edelstahlherstellung zurückgeführt werden kann, sowie die Aufwertung der mineralischen Fraktion, die ihre uneingeschränkte Verwendung als Zementzumahlstoff oder mineralischer Baustoff erlaubt. Bei geeigneter Prozessführung des elektrischen Lichtbogenofens können durch „reduzierendes Schmelzen“ die chromhaltigen Wertstoffe zusammen mit anderen Schwermetallen zu 97% in einer Metalllegierung angereichert und separiert werden. Diese kann als Rohstoff in der Metallurgie eingesetzt werden. Der Chromgehalt der mineralischen Komponte der Schlacke konnte von ca. 3% auf unter 0,1% verringert werden. Die mineralische Fraktion lässt sich durch entsprechende Zuschläge während des Schmelzbetriebes und eine anschließende Granulation der schmelzflüssigen Phase zu einem Material aufwerten, das in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften typischen Zementkomponenten entspricht und als Rohstoff in der Zementproduktion eingesetzt werden kann. Dafür müssen allerdings noch die rechtlichen Voraussetzungen geschaffen werden, da der Rohstoffeinsatz gerade im Zement strengen Auflagen unterliegt und die Zemente bestimmte Normen erfüllen müssen.
Durch die in RECARC aufgezeigte Möglichkeit der Wiederverwertung können somit Stoffkreisläufe geschlossen werden, die ansonsten zu einem Verlust wertvoller Rohstoffe führen. Vor allem die steigenden Rohstoffkosten, aber auch die immer stärker limitierten CO2-Emissionen zeigen die hohe Relevanz im Umgang mit metallurgischen Reststoffen. Eine Überführung des in RECARC demonstrierten Verfahrens in die Industrie könnte einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Schonung der natürlichen Ressourcen und der Umwelt leisten.
With the publication of EN ISO 6892-1:2009, the harmonisation of tensile testing at room temperature in Europe was achieved by combining EN 10002-1:2001 with ISO 6892:1998. Essential changes are the introduction of the strain rate and the strain rate control as the significant testing rate or control mode, respectively, referred to as “Method A”. By using this method in the correct way it is guaranteed that in the moment of determination of properties comparable resulting strain rates at the test piece in smaller ranges of specified strain rates are adopted — also if different stiffnesses of the testing equipment are present. This leads especially for strain rate sensitive materials to better comparable results. In this paper it is documented the need for the implementation of method A, methods for the realisation — also by the use of older testing systems — and an example of the comparability of results of the methods for a strain-rate-sensitive-steel.
Mit der Veröffentlichung der DIN EN ISO 6892-1:2009 wurde für den Zugversuch bei Raumtemperatur eine Harmonisierung der in Europa verbindlichen EN 10002-1:2001 mit der ISO 6892:1998 erreicht. Wesentliche Änderungen sind die Einführung der Dehngeschwindigkeit und der Dehngeschwindigkeitsregelung als maßgebliche Prüfgeschwindigkeit bzw. Regelungsart, als Verfahren A bezeichnet. Mit der korrekten Anwendung dieses Verfahrens wird gewährleistet, dass im Moment der Kennwerteermittlung bei enger spezifizierten zulässigen Dehngeschwindigkeitsbereichen vergleichbare resultierende Dehngeschwindigkeiten an der Probe auch bei unterschiedlichen Steifigkeiten der Prüfaufbauten vorliegen. Dieses führt besonders bei dehngeschwindigkeitssensitiven Werkstoffen zu deutlich vergleichbareren Ergebnissen. In diesem Beitrag wird auf die Notwendigkeit der Einführung des Verfahrens A, der möglichen Umsetzungen auch bei Verwendung von älteren Prüfsystemen sowie exemplarisch auf vergleichende Ergebnisse der Verfahren an einem dehngeschwindigkeitssensitivem Stahlwerkstoff eingegangen.
Starches and its derivatives are known to exhibit viscosity modifying characteristics. In an ongoing work, the influence of com and cassava starches on some properties of concrete such as compressive strength, heat of hydration and creep are examined. Various percentages (0.0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2 %) of starches by weight of cement were added to concrete mixes prepared in the laboratory. Preliminary results of compressive strengths showed that both starches have some positive impact (e.g. there was 5.3 % increase in strength due to a 1 % addition of com starch by weight of cement in comparison to the control while cassava starch of the same percentage gave 4.9 % increase in strength) at certain percentages of starch addition to concrete at 28 days. The creep and hydration results shows the starch additions compares well and in some instance performs better.
The use of starch and its derivatives in concrete as an admixture to modify relevant properties of concrete is on the increase in recent times. It is known to modify the rheology, to affect the hydration kinetics of cement, and influence on initial and final setting time of cement. This paper examines the effect of cassava starch on concrete. shrinkage properties of concrete, with and without starch addition, were studied. Various percentages (0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2 %) of starches by weight of cement were added to concrete mixes prepared in the laboratory. Shrinkage tests were conducted for duration of up to one year. The result show that concretes with starch additions exhibit lower shrinkage, which is an indication the addition of starch as admixture in concrete improves the ability of the concrete reduce shrinkage problems.