Was ist Schlacke?
Schlacke ist ein Nebenprodukt beim Schmelzen und Raffinieren von Metallen wie Eisen und Kupfer.
Sie entsteht, wenn sich Verunreinigungen in Metallerzen auflösen und mit Oxiden wie Kalk und Kieselerde reagieren. Neben Metallen können Nebenprodukte auch als Rohstoffe für Zement und Glas verwendet oder als Material für Eisenbahnen und Straßenbeläge wiederverwendet werden. Von der Wiederverwendung wird erwartet, dass sie die Ressourcen effektiv nutzt und die Abfallmenge reduziert, aber sie kann zu Umweltverschmutzung führen und muss daher während des Produktionsprozesses entsprechend behandelt werden.
Anwendungen von Schlacken
1. Rohmaterial für Zement
Bei Schlacke handelt es sich um ein Material, das hauptsächlich Oxide wie Kieselsäure, Tonerde und Eisenoxid enthält. Kieselerde, Tonerde und Eisenoxid werden als Rohstoffe für Zement verwendet. Beim Erhitzen zusammen mit Kalk, dem Hauptbestandteil von Zement, durchläuft die Schlacke eine chemische Reaktion und wird zu einem verfestigten Material. Schlacke können in Zement verwendet werden, um Oxide zu entfernen und die Festigkeit des Zements zu verbessern.
Kieselerde ist eine Verbindung namens Siliziumoxid, deren chemische Formel SiO2 lautet. Tonerde ist eine Verbindung namens Aluminiumoxid mit der chemischen Formel Al2O3.
2. Rohstoffe für Glas
Es enthält hauptsächlich Oxide wie Kieselsäure und Tonerde, die bei der Glasherstellung verwendet werden, da diese Bestandteile der Kieselsäure und der Tonerde, den Hauptbestandteilen von Glas, ähnlich sind.
3. Material für den Unterbau von Straßen und Eisenbahnen
Seine hohe Dichte und Haltbarkeit machen es zu einem idealen Material für den Unterbau von Straßen und Schienen. Aufgrund seiner geringen Durchlässigkeit ist es außerdem gut entwässernd und damit ein hervorragendes Entwässerungsmaterial im Straßen- und Gleisbau.
4. Rohstoff für Baumaterialien, Kalkstein, etc.
Schlacken enthalten Bestandteile wie Kieselsäure, Tonerde, Eisenoxid und Kalzium, die in Baumaterialien wie Kalkstein und Zement verwendet werden. Als Feststoff kann sie so verwendet werden, wie sie als Baustoff verwendet wird.
5. Stabilisierung von Straßenbelägen
Schlacke ist auch ein Material, das zur Stabilisierung von Straßen- und Bahntrassen verwendet wird. Als Feststoff kann sie mit Erde vermischt werden, um die Stabilität des Straßenuntergrunds zu verbessern. Außerdem kann sie aufgrund ihrer hohen Dichte die Bodenverdichtung verbessern.
6. Schallschutzwände, Schutzmauern und Pflastermaterialien
Aufgrund seiner hervorragenden akustischen Eigenschaften wird es manchmal für Schallschutzwände, Schutzmauern und Pflastermaterialien verwendet.
7. Bodenverbesserer
Schlacken werden auch als Bodenverbesserungsmittel in der Landwirtschaft verwendet. Sie wird in der Landwirtschaft als Düngemittel verwendet, da sie den Säuregehalt des Bodens neutralisiert und Nährstoffe liefert. Der Eisen- und Kalziumgehalt der Schlacke wird auch als Nährstoff für das Pflanzenwachstum verwendet.
8. Bodenverbesserungsmittel
Schlacke eignet sich zur Bodenverbesserung, da sie die Dichte des Bodens erhöht und seine Kompressibilität verbessert. Als Bodenverbesserungsmittel wird sie auch im Straßen- und Eisenbahnbau eingesetzt.
9. Material zur Umweltsanierung
Die Bestandteile der Schlacke sind in der Lage, Schadstoffe zu adsorbieren und zu entfernen. Sie kann z. B. zur Wasserreinigung verwendet werden. Schlacken enthalten Metallionen wie Eisen und Aluminium, die bei der für die Wasserreinigung erforderlichen Behandlung verwendet werden.
10. Rohstoff für die Herstellung von recyceltem Eisenpulver
Schlacke wird auch als Rohstoff für die Herstellung von recyceltem Eisenpulver verwendet. Recyceltes Eisenpulver ist ein Eisenpulver, das durch die Wiederverwendung von Abfallstoffen wie Eisenzunder und Stahlschrott aus dem Eisenproduktionsprozess hergestellt wird und als Rohstoff für die Herstellung von recyceltem Eisenpulver dient.
Eigenschaften von Schlacke
Schlacken entstehen beim Schmelzen von Metallerzen bei hohen Temperaturen und beim Trennen des Metalls von den Verunreinigungen. Die grundlegenden Prozesse sind wie folgt:
1. Schmelzen von Metallerzen
Das Schmelzen von Metallerzen bei hohen Temperaturen setzt den Auflösungsprozess in Gang, der das Metall von den Verunreinigungen trennt. Die Verunreinigungen im Metallerz haben einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Erz selbst und werden daher beim Schmelzen herausgelöst.
2. Sauerstoffblasen
Die geschmolzenen Schlacke, in denen das Metallerz geschmolzen ist, enthalten neben den Metallen auch Oxide. Wenn Sauerstoff eingeblasen wird, um diese Oxide zusammen mit den Verunreinigungen zu entfernen, werden die Verunreinigungen oxidiert und zu Butzen, wodurch sie sich leichter auflösen lassen.
3. Reaktion der Verunreinigungen
Nachdem die Verunreinigungen durch das Einblasen von Sauerstoff oxidiert und in der geschmolzenen Schlacke gelöst wurden, reagieren sie mit Zusatzstoffen wie Kalk und Siliziumdioxid zu Schlacke. Diese Reaktion hinterlässt die Butzen als Flüssigkeit mit Eigenschaften, die sich von denen der Metalle unterscheiden.
4. Extraktion der Schlacke
Da die Schlacke leichter ist als das Metall, schwimmt sie in flüssiger Form auf der Oberfläche, was die Trennung der Schlacke vom Metall erleichtert. Nach der Trennung von Metall und Schlacke wird die Schlacke abgekühlt und verfestigt und als Nebenprodukt behandelt.
Arten von Schlacken
Je nach Art des Metallerzes und des Raffinationsverfahrens gibt es verschiedene Arten von Schlacken, und es gibt mehrere Klassifizierungsmethoden. Im Folgenden werden einige typische Klassifizierungsmethoden für Schlacken vorgestellt.
1. Klassifizierung nach Art des Materials
Da Schlacke je nach Art des Metallerzes aus verschiedenen Materialien hergestellt wird, kann sie nach ihrem Material klassifiziert werden. Typische Schlackenmaterialien sind Eisen-, Kupfer-, Blei-, Zink- und Aluminiumschlacken.
2. Klassifizierung nach der chemischen Zusammensetzung
Schlacken können auch nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert werden, da Schlacken je nach den Verunreinigungen und Zusätzen im Erz eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Beispiele hierfür sind Kalkschlacke, Kieselsäure-Schlacke, Aluminiumschlacke und Mangan-Schlacke.
3. Klassifizierung nach dem Herstellungsverfahren
Da Schlacke ein Nebenprodukt der Metallerzraffination ist, kann sie je nach Herstellungsverfahren unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise ist Hochofenschlacke die Schlacke, die bei der Stahlherstellung im Hochofen anfällt, während geschmolzene Schlacke die Schlacke ist, die bei der Kupferherstellung im Schmelzofen anfällt. Auf diese Weise werden Schlacken manchmal auf der Grundlage ihres Herstellungsprozesses klassifiziert.
Arten von Schlacken
Typische Arten von Schlacken, ihre Erzeugungsprozesse und Wiederverwendungsmethoden sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
| Bezeichnung der Schlacke | Verfahren zur Erzeugung | Methode der Wiederverwendung |
|---|---|---|
| Eisenschlacke | Wird durch Schmelzen von Metallerzen bei hohen Temperaturen und Einblasen von Sauerstoff erzeugt | Verwendung als Rohstoff für Zement und Beton, Material für den Straßen- und Eisenbahnunterbau, Ersatzmaterial für Schotter und Pflastersteine |
| Kupferschlacke | Wird bei der Kupferherstellung durch Schmelzen des Erzes bei hohen Temperaturen und Einblasen von Sauerstoff gewonnen | Wird als Material für Zement, Pflastersteine, Schleifmittel und Straßenunterbau verwendet |
| Aluminiumschlacke | Wird durch Schmelzen von aluminiumhaltigen Erzen bei hohen Temperaturen und Einblasen von Sauerstoff gewonnen | Wird in Zement, Bodenverbesserungsmitteln, Straßenbaumaterialien und bei der Herstellung von Metallteilen verwendet |
| Siliziumschlacke | Entsteht bei der Reduktion von Siliziumerzen | Wird als Zusatzstoff bei der Herstellung von Zement, Kalkstein, Bodenverbesserern, Baumaterialien und in der Stahlproduktion verwendet |
| Stahlschlacke | Fällt bei der Stahlherstellung an | Rohstoff für Zement und Beton, Material für den Straßen- und Schienenunterbau, Ersatzmaterial für Kies, Zusatzstoff zur Beseitigung von Verunreinigungen bei der Stahlveredelung, Brennstoff für die Stahlerzeugung |
| Zinkschlacke | Fällt bei der Verhüttung von Zinkerzen an | Zement, Bodenverbesserungsmittel, Material für den Straßenunterbau, Metallrecycling |
| Nickel-Schlacke | Fällt bei der Verhüttung von Nickelerz an | Zement, Bodenverbesserungsmittel, Material für den Straßenunterbau, Metallrecycling |
Sonstige Informationen zu Schlacken
1. Verwertung von Schlacke
Neben der Metallveredelung wird Schlacke auch in zahlreichen anderen Bereichen verwendet, z. B. im Umweltschutz, im Bauwesen und in der Landwirtschaft.
Zum Beispiel wird Schlacke manchmal als Bodenverbesserungsmittel verwendet. Butzen enthalten Bestandteile wie Kalk und Eisen, die dazu beitragen, den pH-Wert des Bodens zu regulieren und die Aufnahme von Nährstoffen im Boden zu erhöhen. Schlacke verbessern auch die Luftdurchlässigkeit und die Drainage, was das Pflanzenwachstum fördern kann.
Außerdem ist sie eine wirksame Umweltmaßnahme. Schlacke werden manchmal als Adsorptionsmittel für sauren Regen und Bodenschadstoffe verwendet. Kalkschlacke ist besonders wirksam bei der Neutralisierung von saurem Regen und trägt zum Umweltschutz bei.
Im Bausektor wird Schlacke als Rohstoff für den Straßen- und Eisenbahnunterbau sowie für Baumaterialien verwendet. Sie wird als haltbares, langlebiges und umweltfreundliches Material geschätzt.