Schlacke (Metallurgie)

Ein Stück Schlacke aus einem Rennofen

Schlacke bezeichnet in der Metallurgie einen glasig oder kristallin erstarrten Schmelzrückstand nichtmetallischer Art. Es handelt sich dabei um ein Stoffgemisch, das sich aus basischen und sauren Oxiden zusammensetzt.^[1] Es entsteht bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung und weist massive bis poröse Eigenschaften auf. Die Bezeichnung Schlacke hat sich zu Beginn der Erzverhüttung entwickelt, da in dieser Zeit die nichtmetallischen Rückstände durch Schlagen vom Metall getrennt wurden.

Schlacke wird, wenn sie nicht auf Deponie gebracht wird, als Sekundärrohstoff überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement oder als Gesteinskörnung für Tragschichten verwendet.

Entstehung

Bestandteile einer basischen Schlacke aus einem Kupolofen[2] SiO2 25 bis 30 % CaO 45 bis 55 % FeO 0,5 bis 2,5 % Al2O3 5 bis 15 % MgO 1 bis 2 % MnO 1 bis 2 %

Schlacken entstehen bei fast allen metallurgischen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen. Bei der Verhüttung bildet sich infolge ihrer geringeren Dichte eine homogene Schlackenschicht (so genannte Schlackendecke) auf dem Metallbad. Die Schlacke wird im Schmelzfluss vom Metall abgetrennt und anschließend in flüssigem Zustand zum Abkühlen in so genannte Beete abgegossen. Von dort gelangt sie in die Aufbereitungsanlage, wo dann das Brechen und Sieben der Schlacke gemäß dem späteren Verwendungszweck erfolgt.

Arten

Es wird zwischen folgenden Arten unterschieden:

• Hochofenschlacke (kurz HOS) entsteht bei der Erzeugung von Roheisen im Hochofen
• Stahlwerksschlacke oder Konverterschlacke (kurz SWS oder LDS) stammt aus dem Stahlwerk
• Elektroofenschlacke (kurz EOS) entsteht im Elektrolichtbogenofen
• Edelstahlschlacken (kurz EDS) fallen bei der Produktion von Edelstahl an
• Metallhüttenschlacke (kurz MHS) umfasst Schlacken aus Kupfer-, Zink-, Blei- und Chromerz

Verwendung

Homogene Schlacken, die in größeren Mengen anfallen, dienen als Sekundärrohstoff, aus dem verschiedene Produkte hergestellt werden können. Dies bietet sich an, da die Deponieflächen begrenzt und kostenintensiv sind und natürliche Ressourcen geschont werden.

So dient beispielsweise granulierte Hochofenschlacke (so genannter Hüttensand) als Zusatzstoff für Zement. Des Weiteren wird Schlacke zur Herstellung von mineralischen Düngemitteln verwendet. Im Straßen- und Wegebau kann granulierte Schlacke, wie etwa Schlackenschotter, Schlackenbrechsand, Schlackensplitt und Baggerschlacke, bestehend aus unsortierter Eisenhütten- oder Metallhüttenschlacke, als Gesteinskörnung in ungebundenen Tragschichten eingebaut werden. Im Pflasterbau lassen sich sogenannte Schlackensteine mit festen Steinformaten verwenden. Mit einer Dichte von 2800 kg/m³ bis 4000 kg/m³ ist Schlacke ein eher leichtes Baumaterial (Transportkosten).

Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurden in den heutigen Landkreisen Traunstein und Berchtesgadener Land Häuser aus Schlackensteinen erbaut, da diese durch die enthaltenen Lufteinschlüsse eine ähnlich gute Wärmedämmung aufweisen wie die heute verwendeten Bauziegel und zudem sehr dekorativ wirken. Diese stammten aus dem Mitte des 20. Jahrhunderts stillgelegten Eisenerzbergwerk in Achtal bei Neukirchen (heute Marktgemeinde Teisendorf, Landkreis BGL). Neben vielen Bauernhäusern existieren heute noch größere Gebäude aus Schlackenstein, wie z.B. der Bahnhof Bergen/Obb. an der Eisenbahnstrecke München - Salzburg, oder die 1912 stillgelegte Saline in Traunstein.

Die Industrie hat der Schlacke aufgrund ihrer vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten den Markennamen Eisensilikatgestein oder Eisensilikat gegeben.

HO- und LD-Schlacken

Im Stahlwerksprozess eines integrierten Hüttenwerkes fallen Hochofenschlacke (HO) und Stahlwerksschlacke (LD) an. Stahlwerksschlacken werden auch als LD-Schlacken bezeichnet, da sie aus der Schmelze des Linz-Donawitz-(LD)-Stahlherstellungsprozesses gewonnen werden. Während die Schlacken aus den Hochofenprozessen heute zum großen Teil zu Hüttensand ganuliert werden, werden LD-Schlacken zu diversen Produkten weiterverarbeitet. Ja nach Kalkgehalt der LD-Schlacken sind diese als Strassenbaustoffe geeignet (bei geringem Kalkgehalt) oder können zu Düngern verarbeitet werden. ^[3]

Bezeichnung

Verbackene Schlacke mit Eisenresten wird auch als Bären bezeichnet.^{[4] [5] [6]}

Eine wichtige Kenngröße bei metallurgischen Schlacken ist die sogenannte Basizität. Demnach kann man die Schlacken in saure oder basische Schlacken einteilen.

Umweltschutz

Schlacken enthalten Schwermetalle in unterschiedlichen Konzentrationen. Das Umweltverhalten von Schlacken muss daher vor einer Weiterverwendung als unbedenklich eingestuft werden und wird zu diesem Zweck mit Hilfe von Eluattests auf seine Auslaugbarkeit hin untersucht. Insbesondere bei der Lagerung auf der Deponie oder der Verwendung im Bauwesen beispielsweise im Straßenbau hat sich gezeigt, dass das Langzeitverhalten unter den Realbedingungen der Atmosphärilien mit den gängigen Eluattests nach dem Regelwerk der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) nicht hinreichend beurteilt werden kann. Auf Schlackedeponien kommt es häufig zu erheblichen Erhitzungen durch chemische Reaktionen und im Straßenunterbau zu Auslaugungen durch Korrosion und andere Verwitterungserscheinungen, die zur Schadstoffbelastung des Grundwassers führen können. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Schlacke als Baustoff in Trinkwasserschutzzonen I und II nicht zulässig.

Normen und Standards

• DIN 4301 – Eisenhüttenschlacke und Metallhüttenschlacke im Bauwesen
• Merkblatt über die Verwendung von Eisenhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Metallhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttensand in Frostschutz- und Schottertragschichten
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttenmineralstoffgemischen, sekundärmetallurgischen Schlacken sowie Edelstahlschlacken im Straßenbau

Weblinks

 Commons: Schlacke – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Schlacke – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• FEhS – Institut für Baustoff-Forschung e.V. zum Thema Schlacke
• ThyssenKrupp MillServices&Systems GmbH, Deutschlands größter Verarbeiter von Schlacken aus Stahlwerksprozessen

Einzelnachweise

1. ↑ Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1095.
2. ↑ Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1097.
3. ↑ http://www.tkmss.com/DE/x_pdf/TKMSS_TKLith_2010.pdf
4. ↑ http://www.freepatentsonline.com/EP0859678.html
5. ↑ http://www.blindenschule-lebach.de/pupils/dillingerhuette/besuchdillingen.htm
6. ↑ http://www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-37832-4.html#backToArticle=595878