Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie klar

Mineralische Reststoffe als Substitute natürlicher Rohstoffe

Mineralische Reststoffe fallen bei einer Vielzahl von industriellen und gewerblichen Arbeiten an und müssen verwertet oder entsorgt werden. Die Verwertung muss jedoch sowohl ökologisch vertretbar als auch ökonomisch zumutbar sein und den Forderungen der gesetzlichen abfallwirtschaftlichen Regelwerke genügen.

Eine Möglichkeit der Verwertung ist die Nutzung dieser Reststoffe anstelle natürlicher Rohstoffe, beispielsweise als Ersatz- oder Zusatzstoff, Zuschlag oder Substituent für bestimmte Rohstoffkomponenten in der Industrie.

Damit ein mineralischer Reststoff als Substituent für einen natürlichen Rohstoff in Frage kommt, muss er mehrere Bedingungen erfüllen. Zum einen muss er technologische Qualitätsanforderungen, wie beispielsweise Druckfestigkeit oder Frostbeständigkeit, einhalten. Zum anderen dürfen bei seinem Einsatz möglicherweise frei werdende Schadstoffe einzuhaltende Richtwerte oder rechtlich verbindlichen Grenzwerte nicht überschreiten.

Das LBEG prüft die Verwertbarkeit von mineralischen Reststoffen. Dabei steht der Vergleich mit natürlichen Rohstoffen im Vordergrund. Eine erste Einschätzung einer Gefährdung bei Einsatz eines Reststoffes ermöglicht die Ermittlung der chemischen Gesamtgehalte an anorganischen potenziellen Schadstoffen (z. B. Schwermetalle). Diese Werte dienen gleichzeitig dem Vergleich mit Richt- und Grenzwerten.

Folgende Reststoffe fallen beispielsweise in Niedersachsen an:

  • Hochofenschlacken
  • Stahlwerksschlacken
  • Buntmetallschlacken
  • Gießereialtsande
  • Strahlmittelrückstände
  • Stein- und Braunkohlenflugaschen
  • REA-Gipse
  • Bauschutt
  • Erdaushub
  • Straßenaufbruch
  • Müllverbrennungsaschen

Verwertet werden können diese Reststoffe beispielsweise in:

  • Straßen- und Wegebau
  • Baustoffindustrie
    • Betonherstellung
    • Zementherstellung
    • Mörtel-, Estrich-, Putzproduktion
  • Gießereiindustrie
  • Stahlindustrie
  • Landschafts-, Erdbau
  • Bergbauversatz
  • Düngemittel
  • Bodenverbesserung

Untersuchungen zur Mobilisierbarkeit von anorganischen Schadstoffen

Wie viel und welche Stoffe aus einem mineralischen Reststoff tatsächlich freigesetzt werden, hängt von einer Vielzahl weiterer Randbedingungen ab, wie beispielsweise der chemischen Bindung, der Einbindung in die umgebende Matrix, der Kristallinität, der Korngröße und bei Abhängigkeit der Löslichkeit vom pH-Wert von der Säure- oder Baseneutralisationskapazität. Diese Parameter müssen bei der Prüfung und Bewertung von Reststoffen berücksichtigt werden.
Zur Prüfung der Mobilisierbarkeit von anorganischen Inhaltsstoffen aus natürlichen Rohstoffen und mineralischen Reststoffen werden folgende Verfahren genutzt:

  • pHstat-Verfahren (Prüfung der pH-Wert abhängigen Freisetzung von Stoffen)
  • Schüttel-Verfahren nach DIN EN 12457-4 (S4) (Wasserlöslichkeit von Stoffen bei Überkopfschütteln)
  • Trogverfahren EW 98T (Wasserlöslichkeit von Stoffen im Trog)
  • Säulenverfahren mit Aufwärtsstrom nach CEN/TS 14405 oder der neuen DIN 19528

Die bisher zur Prüfung der Stofffreisetzung eingesetzten Verfahren wie z. B. Laugungsversuche nach DIN EN 12457-4 (S4) oder EW 98 T (Trogversuch) liefern verwert- und vergleichbare Ergebnisse und Aussagen, haben aber den Nachteil, dass das Auslaugungsverhalten des Probenmaterials nur in einem kleinen Zeitfenster von 24 Stunden ermittelt wird.

Die Säulenverfahren laufen über einen längeren Zeitraum je nach Fragestellung auch über mehrere Wochen und erlauben damit auch eine zeitabhängige Aussage über die Freisetzung von Stoffen aus einem Reststoff.

Säulenelutionsanlage  
Säulenelutionsanlage

Abb.: Inbetriebnahme einer Säulenelutionsanlage zur Durchführung von Perkolationsversuchen mit Aufwärtsströmung für Untersuchungen zur zeitabhängigen Stofffreisetzung und zur Reproduzierbarkeit der Messergebnisse.

Der Bericht dazu steht rechts oben in der Infospalte als Download zur Verfügung.

Mineralische Reststoffe - Publikationen

MEDERER, J. & STEIN, V. (1993):
Die Bewertung mineralischer Reststoffe in Niedersachsen aus geologischer Sicht. - Geol. Jb. A. 142: 399-414, 1 Abb., 4 Tab.; Hannover.
MEDERER, J. & WIPPERMANN, T. (1994):
Mineralogische und geochemische Zusammensetzung von Antimonschlacken und Antimonerzen und ihr Freisetzungsverhalten für Schwermetalle. - Z. Angew. Geol., 40/1: 38-40, 4 Abb., 3 Tab.; Hannover.
MEDERER, J. (1995):
Schadstoffe in mineralischen Reststoffen?. - Nieders. Akad. d. Geowiss., Proc. Symp. Abfallwirtschaft, Reststoffnutzung und Geo-Umwelttechnik in Niedersachsen, H.10: 23-32, 5 Abb.; Hannover.
MEDERER, J., GÄBLER, E. & WIPPERMANN, T. (1996):
Bewertung der Ergebnisse moderner Laugungs- und Mobilisierungsverfahren an mineralischen Reststoffen auf der Basis mineralogischer Phasenbestimmungen. - Berichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft, Heft 1, S. 185, Schweizerbart, Stuttgart.
MEDERER, J. (1998):
Bewertung der Spurenelement- bzw. Schwermetallgehalte von mineralischen Reststoffen im Vergleich zu natürlichen Gesteinen. - Proc. BMBF - Statusseminar, H 107, 30.03.1998, 10 S., 7 Abb., 4 Tab.; Hannover (ISAH).
MEDERER, J., ZÖRKENDÖRFER, E., STUMMEYER, J. (1999):
Die Schwermetallmobilität kristalliner und glasiger NE - Metallschlacken im Vergleich mit basischen und ultrabasischen Natursteinen. - Proc. GDMB Statusseminar "Schlacken in der Metallurgie"; H 83: 203-236,18 Tab; Aachen
Schlackenaufbereitung in Peine

Schlackenaufbereitung in Peine

Artikel-Informationen

Ansprechpartner/in:
Dr. Andreas Larm

Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie
Stilleweg 2
30655 Hannover
Tel: +49-(0)511-643-2648
Fax: +49-(0)511-643-532648

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