Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7189

Gipsreduktion mit Kohlenstoff
Rahmenbedingungen für die Verwertung mineralischer Reststoffe als Problemstoffe mit Sulfatgehalt und potentielle Einsatzstoffe für ein GRC-Verfahren

Edgar Gasafi, Udo Jeske, Tim Reinhardt

Zusammenfassung
Gipsabfälle und gipshaltige Abfälle fallen beim Abbruch von Gebäuden in größeren Mengen an. Für den Fall einer Einschränkung der Möglichkeit zur Deponierung dieser Abfälle aus Gründen der Vorsorge vor unerwünschten Austauschreaktionen mit Sulfationen müssen Ersatzverwertungswege vorhanden sein oder zur Verfügung gestellt werden. Ein möglicher Verwertungspfad ist die Reduktion von Gipsabfällen unter Rückgewinnung von Schwefel in Form von Schwefeldioxid bei gleichzeitiger Herstellung von Zement. Das produzierte Schwefeldioxid kann in weiteren Prozessschritten veredelt werden, zum Beispiel zu Schwefelsäure. Das infragekommende Verfahren ist als Müller-Kühne Verfahren oder auch Gips-Schwefelsäure-Verfahren bekannt. Eine Modifikation und Weiterentwicklung des Konzeptes ist das Verfahren zur Gipsreduktion mit Kohlenstoff (GRC), welches hier betrachtet wird.

Im Rahmen dieser Arbeit werden systemanalytische Untersuchungen zu den Rahmenbedingungen des GRC-Verfahrens durchgeführt. Es werden die wesentlichen Einsatzstoffe und Produkte des Verfahrens unter Berücksichtigung möglicher Verfahrensvarianten analysiert. Ein wirtschaftlicher Betrieb der GRC-Anlage wird durch Erlöse für die eingesetzten Abfälle auf der einen und den Verkauf hochwertiger Produkte auf der anderen Seite angestrebt. Zur Beurteilung des Konzeptes sind daher die Verfügbarkeit der einsetzbaren Stoffe, die zu beachtenden umwelt- und abfallrechtlichen Regelungen, mögliche Erlöse für die Verwertung, sowie die Absatzmöglichkeiten der entstehenden Produkte bei jeweiliger Berücksichtigung absehbarer Trends zu untersuchen.

Gypsum Reduction with Carbon (GRC) - General Conditions for the Management of Gypsum-Containing Waste and Potential Feedstocks for GRC

Abstract
Gypsum scrap and gypsum-containing waste arises when buildings are demolished. In case disposal on landfills of such kind of waste is restricted or forbidden to prevent undesired reactions with sulfate ions, disposal or recycling alternatives have to be identified. One possible option is to reduce gypsum waste to sulfur dioxide and to simultaneously produce cement. The sulfur dioxide may be refined subsequently to further high-value products, such as sulfuric acid. This process is known as Müller-Kühne process or Gypsum Sulfuric Acid Process. A modification and further development of the technology is the concept of Gypsum Reduction with Carbon (GRC) analysed here.

Under the present project, the boundary conditions of the GRC process are analysed. The main input and output materials are investigated considering different process layouts. An economically efficient operation of a GRC-plant is envisaged by receiving revenues for the waste input material and selling the high-value products on the market. The assessment of the process concept therefore includes an analysis of the availability of input material for conversion, the sales potentials of the products, cement and sulfuric acid, and of future trends of input and output material flows. Both waste legislation and environmental aspects are considered.

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