Abschnitt 5.5 - Umgang mit Filterstäuben
Aufgeführt sind hier Ergebnisse aus dem Kooperationsprogramm "Einstufung und Kennzeichnung von Filterstäuben beim Umgang und Inverkehrbringen in Betrieben der Metallerzeugung" zwischen der Verwaltungsgemeinschaft der Maschinenbau- und Metall-BG und der Hütten- und Walzwerks-BG, dem Staatlichen Amt für Arbeitsschutz Essen sowie der Landesanstalt für Arbeitsschutz NRW Düsseldorf.
Bei einer Vielzahl von Prozessen bei der Metallerzeugung werden in verschiedenen Staubabscheidesystemen Stäube zurückgehalten und fallen in erheblicher Menge zur Entsorgung oder Wiederverwertung an.
Diese Filterstäube sind zum Teil mit gefährlichen Stoffen, wie Dioxinen und Furanen sowie Schwermetallen, belastet.
Beim Umgang mit diesen Filterstäuben, z.B.
bei Tätigkeiten an den Staubabscheidesystemen (Betrieb, Wartung, Instandsetzung, Filterwechsel),
beim Transport von kontaminierten Filtertüchern und -säcken,
bei der Weiterverwendung und -verarbeitung sowie
bei der Vorbereitung zur Deponierung und Ablagerung
ergeben sich Gefährdungen für Beschäftigte.
Zum Schutz vor Gesundheitsgefahren sind geeignete Schutzmaßnahmen festzulegen. Dies ist nur möglich, wenn das Gefährdungspotenzial des Filterstaubs bekannt ist.
Erfahrungen aus der Tätigkeit der Kooperationspartner in den Betrieben zeigen, dass beim Umgang mit und Inverkehrbringen von Filterstäuben nur in wenigen Fällen ausreichende Gefahrstoffinformationen vorliegen.
Ziel des Programms war es festzustellen, ob beim Umgang mit Filterstäuben - bzw. wenn diese in Verkehr gebracht werden - hinsichtlich der Einstufung und Kennzeichnung Verbesserungen geboten sind und ob die erforderlichen Sicherheitsdatenblätter vorliegen.
Bild 5-17: Filterauslass in einer Buntmetallgießerei
Durchführung
Zehn Anlagenbetreiber wurden gebeten mitzuteilen,
in welchen Arbeitsbereichen Filterstäube anfallen,
wie sie mit diesen Filterstäuben umgehen und
ob sie die Filterstäube an Dritte zur Verwertung oder zur Beseitigung abgeben.
Im Rahmen des Kooperationsprogrammes wurden die Gefahrstoffinformationen (Unterlagen über die Einstufung, Betriebsanweisungen, Sicherheitsdatenblätter) ausgewertet. Arbeitsbereiche, in denen mit Filterstäuben umgegangen wird, wurden besichtigt und Materialproben entnommen. Im Filterstaubmaterial wurde der Gehalt an Dioxinen und Furanen sowie Schwermetallen bestimmt und bewertet.
Insbesondere wurden Filterstäube aus folgenden Arbeitsbereichen untersucht (Bereiche 1 bis 7):
Stäube aus der Absaugung von Öfen bei der Buntmetallerzeugung und -bearbeitung (1)
Staub aus der Bandentstaubung von Sinteranlagen (2)
Sekundärstaub aus Oxygenstahlwerken (3)
Filterstaub aus der Aufarbeitung von Sekundärrohstoffen im Drehtrommelofen zur Zinkaufbereitung (4)
Filterstäube einer Metallhütte zur Zinkherstellung (5)
Filterstaub aus der Absaugung einer Stranggussanlage zur Automatenmetallherstellung (6)
Filterstäube aus Absaugungen beim Stahlguss und bei der Stahlbearbeitung (7)
Auswertung der angeforderten Unterlagen
Alle zehn Betriebe haben sich zurückgemeldet.
Die Unterlagen, die von den Betrieben übersandt wurden, sind ausgewertet worden.
Bezogen auf die Anzahl der beteiligten Betriebe ergab die Auswertung folgendes Ergebnis (siehe Bild 5-18).
Die Angaben wurden mit den Betrieben vor Ort besprochen. Im Rahmen dieser Ortstermine wurden Arbeitsbereiche, in denen mit Filterstäuben umgegangen wird, besichtigt und Probenahmestellen festgelegt. Insgesamt wurden 28 Probenahmen aus den o. g. Bereichen vereinbart. Die erforderlichen Rahmenbedingungen für die Probenahme wurden mit den Institutionen, welche die Analytik durchführen sollten, zuvor eingehend besprochen.
Vom Betrieb und vom Probenehmer wurde eine Vereinbarung unterzeichnet, dass die entnommene Probe als repräsentativ für das zu beurteilende Material anzusehen ist.
Bild 5-18:
Auswertung der Angaben und Unterlagen
| Angaben bzw. Unterlagen | ja | nein | unvollständig |
|---|---|---|---|
| Analyse wurde vorgelegt | 6 | 2 | 2 |
| Betriebsanweisungen vorhanden | 6 | 4 | - |
| Verwertung des Filterstaubes: Sicherheitsdatenblätter lagen vor | intern: 1/extern: 9 3 | 3 | 4 |
Untersuchung der Filterstäube
Die Filterstäube wurden nach folgendem Schema bewertet (siehe Bild 5-19):
Bild 5-19:
Einstufung und Kennzeichnung von Filterstäuben aus der Buntmetallerzeugung und -aufbereitung aufgrund der Gehalte an Dioxinen und Schwermetallen
| Bestandteile | Staub 1 Tiegelofenfilter | Staub 2 Tiegelofenfilter | Staub 3 Drehtrommelofenfilter | Staub 4 Elektroschmelzofenfilter | |
|---|---|---|---|---|---|
| Pb | % | 11,7 | 21,0 | 7,7 | 27,5 |
| Cd | % | 0,01 | 0,1 | 0,05 | 0,3 |
| Ni | % | 0,02 | 0,08 | 0,003 | 0,02 |
| Zn | % | 32,7 | 31,6 | 50,3 | 30,7 |
| As | % | 0,01 | 0,005 | 0,003 | 0,002 |
| 2,3,7,8- TCDD | µg/kg | 0,671 | 0,2 | 0,05 | 0,096 |
| TE | µg/kg | 7,81 | 14,9 | 2,7 | 3,79 |
| Einstufung | R 61 R 20/22 R 33 R 62 R 51/53 | R 61 R 20/22 R 33 R 62 R 51/53 | R 61 R 20/22 R 33 R 62 R 51/53 | R 61 R 20/21/22 R 33 R 62 R 50/53 | |
| Kennzeichnung | T, N R 20/22,33,61,62 R 51/53 "Gefahr kumulativer Wirkungen" "Enthält Bleiverbindungen" | T, N R 20/22,33,61,62 R 51/53 "Gefahr kumulativer Wirkungen" "Enthält Bleiverbindungen" "Enthält Cadmiumverbindungen" | T, N R 20/22,33,61,62 R 51/53 "Gefahr kumulativer Wirkungen" "Enthält Bleiverbindungen" | T, N R 20/21/22,33,61,62 R 50/53 "Gefahr kumulativer Wirkungen" "Enthält Bleiverbindungen" "Enthält Cadmiumverbindungen" | |
5.5.1
Dioxine in Filterstäuben
In allen beprobten Filterstäuben wurden verschieden chlorierte polychlorierte Dibenzo-Dioxine und -Furane, darunter das 2,3,7,8-Tetrachlorbibenzo(p)dioxin, bestimmt und daraus die Gesamtkonzentration an Dioxinen und Furanen in TE [µg/kg] (TE = Toxizitätsäquivalente) berechnet.
Das Diagramm (Bild 5-20) gibt die Belastung mit Dioxinen und Furanen jeweils eines für den jeweiligen Bereich repräsentativen Filterstaubs wieder.
Bild 5-20: Anteil an Dioxinen und Furanen in Filterstäuben
Keiner der in diesem Programm untersuchten Filterstäube war aufgrund des Gehaltes an 2,3,7,8-TCCD als krebserzeugend (R 45) einzustufen.
Bild 5-21:
Auswirkungen der Dioxin- und Furanbelastung im Filterstaub
| a) | b) | c) | ||
|---|---|---|---|---|
| Bereich Nr. | Bereich | pg/m3TE bei 3 mg/m3 Staub | pg/m3TE bei 10 mg/m3 Staub | Beschränkung nach ChemVerbotsV |
| 1 | Buntmetallgießerei: Absaugung Elektroschmelzöfen für Rotguss | 11,38 | 37,9 | ja |
| 1 | Buntmetallgießerei: Absaugung öl-/luftbefeuerter Tiegelöfen für Cu-, Ni-, Sn-, Pb-haltigen Schrott und Rotgusskrätzen | 44,77 | 149 | ja |
| 1 | Buntmetallgießerei: Absaugung Drehtrommelofen für Rotgusslegierungen | 8,1 | 26,9 | ja |
| 2 | Absaugung Sinteranlage für Sekundärrohstoffe | 3,54 | 11,8 | nein |
| 3 | Sekundärentstaubung Oxygenstahlwerk | 1,22 | 4,09 | ja |
| 4 | Absaugung Drehtrommelofen zur Zinkaufbereitung | 0,11 | 0,36 | nein |
| 5 | Absaugung Strangguss für Automatenmetall | 0,15 | 0,51 | nein |
| 6 | Absaugung Lichtbogenofen beim Stahlguss | 0,51 | 1,7 | nein |
| 7 | Absaugung bei der Stahlbearbeitung | 0,006 | 0,021 | nein |
| a) | mögliche Luftbelastung in pg/m3 TE bei Erreichen des Staubgrenzwertes von 3 mg/m3 | |||
| b) | mögliche Luftbelastung in pg/m3 TE bei Erreichen des Staubgrenzwertes von 10 mg/m3 | |||
| c) | Filterstaub darf nur in nach BImSchG genehmigten Anlagen zur Gewinnung von Nichteisenmetallen oder deren anorganischen Verbindungen wiederverwertet werden (Abschnitt 4, Spalte 3, Ziffer 3 ChemVerbotsV) | |||
Bereich 1:
Die höchsten Belastungen mit Dioxinen und Furanen finden sich in Stäuben aus Ofenabsaugungen in Buntmetallgießereien. Drei Betriebe dieser Art wurden aufgesucht, wobei in zwei Betrieben zuvor keine Erkenntnisse zur Belastung mit Dioxinen und Furanen vorlagen. Im dritten Betrieb lagen Betriebsanweisungen und ein Sicherheitsdatenblatt vor, beides jedoch zu überarbeiten.
Wird im Betrieb der Staubgrenzwert von 3 bzw. 10 mg/m3 erreicht, kann es aufgrund des Gehaltes an Dioxinen und Furanen im Filterstaub zu relevanten Luftbelastungen kommen.
In einer Buntmetallgießerei lagen Messungen vor, die eine Unterschreitung des bisherigen Luftgrenzwertes von 50 pg/m3 belegten.
Die Filterstäube dieser Buntmetallgießereien werden zur Verwertung in Verkehr gebracht. Es besteht das Erfordernis für zwei der Betriebe, ein Sicherheitsdatenblatt zu erstellen. Die Bewertung führt zum Verbot des Inverkehrbringens nach ChemVerbotsV. Das Verbot gilt nicht für Zubereitungen, die zur Gewinnung von Nichteisenmetallen oder deren anorganischen Verbindungen durch Einsatz in nach Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) genehmigungsbedürftigen Anlagen in Verkehr gebracht werden (Anhang zu § 1 ChemVerbotsV, Abschnitt 4: Dioxine und Furane, Spalte 3 Ausnahmen, Ziffer 3). Dies ist in diesen Fällen gewährleistet.
Die untersuchten Filterstäube sind Gefahrgut.
Bild 5-22: Filterstaub einer Buntmetallgießerei
Bereich 2:
Stäube aus der Bandentstaubung von Sinteranlagen weisen Dioxin- und Furanbelastungen auf, die ca. 5- bis 10fach unter einer Luftbelastung von 50 pg/m3 liegen. Die Belastungen sind deutlich höher, wenn Sekundärrohstoffe gesintert werden.
Bereiche 3 bis 7:
Bei Stäuben aus der Sekundärentstaubung von Stahlwerken liegen die Dioxin- und Furan-Werte unter 1/10 des bis Ende 2004 geltenden TRK-Wertes. Noch geringer belastet sind Stäube aus der Aufbereitung von Sekundärrohstoffen für die Zinkherstellung, nachdem der Betrieb für das Drehtrommelofenverfahren eine Umstellung auf basische Fahrweise vorgenommen hat.
Die Belastungen von Stäuben aus Eisen- und Stahlgießereien sowie der Bearbeitung entsprechender Materialien mit Dioxinen und Furanen sind vernachlässigbar.
Anmerkung:
Im Bereich der eigentlichen Zinkherstellung (Erschmelzen von Zink und Blei im Schachtofenverfahren aus aufbereiteten Sekundärrohstoffen und Erzen) liegen in bestimmten Arbeitsbereichen (Heißbrikettierung) hoch dioxin- und furanbelastete Filterstäube vor, die jedoch im geschlossenen System entstehen und im Kreislauf in die Anlagen zurückgeführt werden. Aus diesem Bereich liegt keine eigene Beprobung vor. Bei Arbeiten an oder in den Anlagen, vor allem beim Filterwechseln, trägt das Personal Vollschutz mit entsprechendem Atemschutz.
5.5.2
Schwermetalle in Filterstäuben
Im Gegensatz zu Dioxinen und Furanen führt die Belastung von Filterstäuben mit Schwermetallen in der Regel zu einer Einstufung als Gefahrstoff und den daraus resultierenden Konsequenzen im Hinblick auf erforderliche Schutzmaßnahmen.
Eine Übersicht über den Gehalt an Schwermetallen in ausgewählten Filterstäuben aus den o. g. Bereichen 1 bis 7 und die daraus resultierende Zuordnung von Gefährlichkeitsmerkmalen zeigt Bild 5-23.
Bild 5-23: Schwermetalle in Filterstäuben
Stäube aus Buntmetallgießereien und Sinteranlagen für Sekundärrohstoffe weisen hohe Belastungen mit Blei- und z.T. Cadmiumverbindungen auf. Fast ausschließlich aus Blei besteht ein Filterstaub aus der Absaugung beim Stranggießen von Automatenstahl aufgrund der Zulegierung von Blei. Darüber hinaus konzentriert sich Blei in Filterstäuben bei der Aufbereitung von Sekundärrohstoffen in der Zinkherstellung.
Stahlwerksstäube enthalten ebenso wie Stäube aus Eisen- und Stahlgießereien und aus der Absaugung von Verarbeitungsmaschinen nur geringe Bleigehalte, die jedoch in einzelnen Fällen auch den Grenzwert von 0,5 % in der Zubereitung überschreiten können, sodass der Filterstaub als "Giftig" zu kennzeichnen ist.
Mit zunehmender Zinkkonzentration im Filterstaub steigt auch die Konzentration des mit Zink verwandten Cadmiums. Ein Teil der Filterstäube, insbesondere in der Zinkindustrie und in Buntmetallgießereien, enthält Cadmiumverbindungen am einstufungsrelevanten Grenzwert zur Berücksichtigung einer krebserzeugenden Wirkung. Da Cadmiumverbindungen nicht EU-weit als krebserzeugend eingestuft sind, ist hier die Einstufung aus der TRGS 905 heranzuziehen. Es sind die zusätzlichen Ermittlungspflichten, Vorsorge- und Schutzmaßnahmen beim Umgang mit krebserzeugenden Gefahrstoffen gemäß Schutzstufe 4 entsprechend § 11 der GefStoffV zu beachten.
Der Gehalt an Arsen- und Nickelverbindungen in den untersuchten Filterstäuben ist meistens zu vernachlässigen. Unter Berücksichtigung aller Gefährlichkeitsmerkmale sind alle Filterstäube Gefahrstoffe, mit Ausnahme der Stäube aus der Halb- und Fertigteilbearbeitung. Dies gilt insbesondere unter Berücksichtigung des Gefährlichkeitsmerkmals "Umweltgefährlich". Als "Umweltgefährlich" mit R 50/53 und R 51/53 eingestufte Stäube, die damit die Kennzeichnung "N" erhalten, unterliegen gefahrgutrechtlichen Vorschriften. Bislang werden die untersuchten Filterstäube nicht als Gefahrgut deklariert. Seit Oktober 2005 sind bei der Einstufung im Zusammenhang mit dem Gefährlichkeitsmerkmal "Umweltgefährlich" auch die Zinkgehalte zu berücksichtigen.
Bild 5-24: Gefährliche Eigenschaften der Filterstäube aufgrund der Schwermetallbelastung
| Bereich Nr. | a) fruchtschädigend (Pb) | b) krebserzeugend (Cd) | c) sensibilisierend (Ni) | d) umweltgefährlich (Pb, Cd) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ja | ja | nein | ja |
| 2 | ja | ja | nein | ja |
| 3 | nein | nein | ja | nein (nur R 52/53) |
| 4 | ja | nein | nein | ja |
| 5 | ja | nein | nein | ja |
| 6 | ja | nein | ja | nein (nur R 52/53) |
| 7 | nein | nein | nein | nein |
| a) | Schutzmaßnahmen aufgrund der Bleibelastung nach TRGS 505 erforderlich | |||
| b) | Schutzmaßnahmen (6. Abschnitt GefStoffV) aufgrund der krebserzeugenden Wirkung von Cadmiumverbindungen (TRGS 905) erforderlich | |||
| c) | Berücksichtigung der sensibilisierenden Wirkung aufgrund des Nickelgehaltes | |||
| d) | Umweltgefährlich (N) aufgrund von Blei- und Cadmiumverbindungen | |||
Bewertung der Ergebnisse
Die Untersuchungen haben verdeutlicht, dass insbesondere in Buntmetallgießereien, in denen hoch belastete Filterstäube anfallen, die wenigsten Informationen über die Zusammensetzung und die daraus resultierenden Schutzmaßnahmen beim Umgang und Inverkehrbringen vorlagen.
Nur zwei Betriebe haben sich mit dem Gefährlichkeitsmerkmal "Umweltgefährlich" auseinander gesetzt. Nach der konventionellen Methode zur Feststellung der Einstufung ist die Zuordnung dieses Merkmals erforderlich. Bei Anwendung der experimentellen Methode fallen vergleichbare Stäube trotz hoher Anteile an einstufungsrelevanten Komponenten in den Zubereitungen aus der Einstufung als "Umweltgefährlich" und damit z.B. aus der gefahrgutrechtlichen Bestimmung sowie der Berücksichtigung im Rahmen der Mengenschwellen nach Störfallverordnung heraus. Entscheidend ist, dass bei festen, schwer löslichen Abfällen die Einhaltung standardisierter, reproduzierbarer Bedingungen nachgewiesen wird und die Tests richtlinienkonform durchgeführt werden. Dies ist in einigen bereits geprüften Fällen nicht erfolgt, sodass das Ergebnis der experimentellen Untersuchung nicht valide ist. Eine Einstufung hat in diesem Fall entsprechend der Berechnungsmethode zu erfolgen.
Grundsätzlich sind Schutzmaßnahmen unter Berücksichtigung des Minimierungsgebotes durchzuführen. Filterstäube sind möglichst staubarm zu handhaben. In der Praxis wird jedoch ein großer Teil der gering belasteten Stäube auf offenen Förderbändern, Ladeflächen von Lkw, mit Radladern u.Ä. transportiert. Zum Teil werden die Stäube im Freien lose aufgeschüttet und gemischt. Es sind im Wesentlichen Umweltschutzmaßnahmen aufgrund der "Umweltgefährlichkeit" zu beachten.
Bild 5-25: Stahlwerk-Filterstaub
Treten Bleibelastungen auf, sind weiter gehende Maßnahmen erforderlich. Die am stärksten belasteten Stäube fallen in relativ geringen Mengen (mehrere 100 kg bis zu einigen Tonnen im Jahr) an. Sie werden in Big-Bags oder in Fässern gesammelt, gelagert und für den Transport auf Lkw verladen. Transportiert wird in der Regel mit einem Gabelstapler. Als Sofortmaßnahmen zur Minderung einer Staubbelastung sind Filterauslässe und Auffangbehältnisse staubarm miteinander zu verbinden.
Es ist sicherzustellen, dass es nicht zu einer Überfüllung kommen kann. Wichtig ist darüber hinaus, dass insbesondere Big-Bags nicht aufreißen. Die Behältnisse dürfen nicht mehr umgefüllt werden (z.T. wurde Filterstaub aus Big-Bags in Container ausgeleert). Sie sind fest zu verschließen und gekennzeichnet zu lagern. Fallen große Mengen an Filterstäuben an, z.B. aus Sinteranlagen oder in der Zinkindustrie, ist Silotransport, Silolagerung und der Transport auf geschlossenen Förderanlagen notwendig.
Weitere Maßnahmen des Arbeitsschutzes ergeben sich aus den TRGS 557 (Dioxine) und 505 (Blei).