Abgasreinigung für die Aluminiumindustrie

Die Gewinnung und Verarbeitung von Aluminium erfolgt entweder aus Bauxit (Primäraluminium) oder aus recyceltem Schrott (Sekundäraluminium), wobei in beiden Prozessen erhebliche Emissionen wie Stäube, Säuren und andere Schadstoffe entstehen. Hohe Temperaturen, abrasive Partikel und eine breite Palette an Gasen stellen besonders hohe Anforderungen an die Luftreinhaltung und den Arbeitsschutz.

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silicium das dritthäufigste Element der Erdkruste und zugleich das am häufigsten vorkommende Metall. Es wird aus Bauxit gewonnen, das zunächst in Aluminiumoxid umgewandelt und anschließend per Elektrolyse zu Primäraluminium reduziert wird. Dank seiner herausragenden Eigenschaften und nahezu unbegrenzten Recyclingfähigkeit ist Aluminium heute das weltweit am zweithäufigsten verwendete Metall.

Primär- und Sekundäraluminium

Primäraluminium

Bei der Herstellung von Primäraluminium aus Bauxit entstehen, wie in den meisten Bergbau- und Mineralanwendungen, verschiedene luftgetragene Emissionen und Partikel. Hier kommen Pulse-Jet-Filter sowie Venturiwäscher zum Einsatz, um die Staub- und Gasemissionen effektiv abzuscheiden und die geltenden Emissionsgrenzwerte sicher einzuhalten.

Sekundäraluminium

Zur Herstellung von Sekundäraluminium wird Aluminiumschrott aufgeschmolzen und zu neuen Produkten verarbeitet. Bei diesem Schmelzprozess können gasförmige Emissionen wie Chlorwasserstoff (HCl), Fluorwasserstoff (HF), Schwefeldioxid (SO₂), Kohlenwasserstoffe sowie Dioxine/Furane entstehen. Zudem sind verschiedene Verfahrensschritte wie Sortieren, Zerkleinern, Mahlen, Sieben oder das Entlacken für die Qualität des Endprodukts entscheidend.

Emissionen und deren Abscheidung

Die Abgase können Temperaturen bis zu 550 °C erreichen und enthalten häufig hohe Konzentrationen an Feuchtigkeit, Säuren und abrasiven Partikeln. Gerade in der Sekundäraluminiumerzeugung fallen zudem hygroskopische Reaktionsprodukte (z. B. beim Einsatz von Additiven) an. All diese Faktoren stellen hohe Anforderungen an die Auslegung und Bauweise einer effizienten Rauchgasreinigung und Staubabsaugung.

Adsorbierende Rauchgasreinigung

Um HCl, HF, SO₂, Kohlenwasserstoffe sowie Dioxine/Furane zu reduzieren, wird in Nederman MikroPul Anlagen ein Trockensorptionsverfahren mit Adsorbenzien wie Kalkhydrat oder Natriumbicarbonat und Aktivkoks eingesetzt. Die gesetzlichen Grenzwerte werden so zuverlässig unterschritten.

Partikelfiltration

Parallel oder nachgeschaltet kommen Mikro-Pulsaire bzw. FS-Schlauchfilter zum Einsatz, um die beim Schmelzen und Raffinieren entstehenden Feststoffe und Stäube abzuscheiden. Hierbei sind oft integrierte Additiv-Dosiersysteme sinnvoll, um beispielsweise HCl, HF oder SOₓ zu binden.

Herausforderungen in der Luftreinhaltung

Hohe Temperaturen: Im Schmelz- und Raffinationsprozess können Prozessgase Temperaturen von über 260 °C bzw. bis zu 550 °C erreichen.

Abrasive Partikel: Die Partikel sind häufig submikron, äußerst abrasiv und können zusätzlich durch hohe Feuchtigkeit verkleben.

Chemische Vielfalt: Neben Aluminium- und Metalloxiden sind gasförmige Schadstoffe wie CO, CO₂, HF, HCl und SOₓ zu erwarten. Auch gefährliche Luftschadstoffe (HAPs) wie Blei, Nickel, Chrom, Kobalt, Selen, Cadmium oder Arsen können in geringen Mengen vorkommen.

Explosions- und Brandgefahren: Aluminiumstaub kann in bestimmten Konzentrationen brennbar oder explosionsfähig sein. Besonders im Zusammenspiel mit anderen Metallen (z. B. Stahl) kann es zu einer Thermit-Reaktion kommen. Gründliche Reinigung, getrennte Werkzeuge sowie eine angepasste Anlagenauslegung sind daher essenziell.

Anwendungsbeispiele in der Sekundäraluminium-Industrie

Nederman MikroPul verfügt über mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Aluminiumindustrie und weist zahlreiche Referenzen für die Staub- und Rauchgasabscheidung bei folgenden Ofentypen auf:

Drehtrommelöfen

Drehkippöfen

Herdöfen

Mehrkammerherdöfen

Schachtöfen

Induktionsöfen

Dabei können sowohl komplette Neuanlagen als auch Erweiterungen oder Nachrüstungen bestehender Filter- und Entstaubungsanlagen nach aktuellen Standards realisiert werden.

Gefahren durch Aluminiumstaub

Aluminiumstäube sind nicht nur gesundheitsschädlich, sondern können bei entsprechender Partikelkonzentration und Zündquelle brennbar oder explosionsfähig sein. Selbst reines, nicht eisenhaltiges Aluminium kann Funkenbildung verursachen, insbesondere durch ungewollte Vermischung mit Stahlstaub oder Rost (Thermit-Reaktion). Zusätzlich erfordert das Schleifen von Aluminium eine besondere Aufmerksamkeit bei der Abscheidung, da sich feinste, leicht entzündliche Stäube ablagern können.

Fazit

Aluminium ist durch seine vielfältigen Eigenschaften, sein hohes Recyclingpotenzial und seine breite Anwendbarkeit ein unverzichtbares Metall in der heutigen Industrie. Gleichzeitig stellen sowohl die Primär- als auch die Sekundäraluminiumherstellung besondere Anforderungen an die Luftreinhaltung und den Arbeitsschutz.

Mit dem langjährigen Know-how und der umfangreichen Erfahrung in der Konstruktion von Staubabsaugungs- und Rauchgasreinigungsanlagen bietet Nederman MikroPul maßgeschneiderte Lösungen für den gesamten Prozess von der Vorbehandlung über das Schmelzen bis hin zu Raffinationsschritten. Dies umfasst die Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte für partikuläre Emissionen sowie gasförmige Schadstoffe wie HCl, HF, SO₂, Dioxine und Furane.

Dank innovativer Technologien wie dem Trockensorptionsverfahren mit Adsorbenzien (z. B. Kalkhydrat, Natriumbicarbonat, Aktivkoks) und schlauchfilterbasierten Staubabscheidesystemen werden höchste Effizienz und Prozesssicherheit gewährleistet. Nederman MikroPul kann sowohl neue Anlagen planen als auch bestehende Systeme modernisieren und für zukünftige Anforderungen wappnen.