DE1796013A1 - Verfahren zur Herstellung von Schotter fuer den Strassenbau aus Schlacke von Huettenbetrieben,insbesondere aus Phosphorofenschlacke - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Schotter fUr den Straßenbau aus Schlacke von Hüttenbetrieben2 insbesondere aus Phosphoro fenschlacke Die bei der Erzverhüttune', z.11. im Hochofen, bei der Roheisenveredelung oder bei der Ilerstellune von Phosphor auts Caleiumphosphat, Quarz und Kohle anfallenden Schlacken lassen sich verschiedenartig aufbereiten und verwenden.
• Es ist bekannt, daß schmelzflüssige Schlacken mit der ungefähren Zusammensetzung des Caleiummetasilikates (CaSiO 3 Ca0 - SiOJ bei rascher Abkühlung glasig erstarren, und zwar im allgemeinen um so mehr, je mehr SiO 2 sie im Vergleich zu Ca0 enthalten. Die Schlacke wird z.11. mit Wasser abgeschreckt oder gegen Kühlwände oder in dünnen Schichten in Gießpfannen (Kokillen) gegossen. Die so hergestellten Schlack ' en haben latenthydraulische Eigenschaften, d.h. sie binden mit Wasser nur langsam unter Verfestigung ab und werden daher zur Herstellung von Zementen benutzu.
• Eine andere Verwendungsmöglichkeit solcher Schlacken als Schotter für den Straßenbau und den Wegebau erfordert hohe mechanische Festigkeit, die die rasch abgekühlte Schlacke nicht besitzt,. Diese Festigkeit ei-reicht man üblicherweise durch Vergießen der Schlacke in sogenannte Tiefbetten, was durch lanirsames Vergießen in einem einzigen Vorgang oder zur besseren Aufbereituna auch in dünneren EinzeIschichten Übereinander erfolgen kann. Es sind zahlreiche Varianten bekannt, um ein glasiges Erstarren zut verhindern, z.11. durch Zusatz von Tonerde, Vergießen von SchichLen mit, zit),trosttLftem Ca0-SiO 2 Verhältnis oder Vorlegen von kristalliiiet-, feinkörniger Schlacke als Kristallkeimbildnere Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von Schotter für.den Straßenbau aus Schlacke von Hüttenbetriebene, insbesondere aus Phosphorofenschlacke, durch Vergießen und Abkühlen der schmelzflüssigen Schlacke bis zu Ihrer Erstarrung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die schmelzflüssigeg in Formen vergossene Schlacke nur kurze Zeit,* vorzunsweise zwischen 10 und 60 Minuten je nach Größe der Gießformen, in den Gießformen abkühlen läßt, bis die Oberflächentemperatur der nur äußerlich erhärteten Schlacke auf 200 bis 6oo 0 C, vorzugsweise 300 bis 500 0 C, abgesunken ist; daß man ,anschließend die im Inneren noch glühenden SchlackenstUcke auskippt und bei mäßiger Isolierung mindestens 3 Stunden, vorzugsweise mindestens 6 bis 24 Stunden, je nach Stückgröße tempern läßt, und daß man schließlich die vollständig verfestigten Stücke auf normale Temperatur abkühlt und einer Brechvorrichtung zuführt.
• Die vergossenen Schlackenstücke können ein Verhältnis Volumen (m3)/Oberfläche (m 2) = 0e02 bis 0914 me, vorzugsweise 0903 bis 090$ m. aufweisen.
• Die verwendete Schlacke kann mindestens 70, vorzugsweise mindestens 85 Gewichts% Ca0 + SiO 2t Rest AI 2 0 3` Fe 2 0 39 CaF 29 SO 4 19 9 Sei 9 PO 4 fit Mg*e und Alkalioxide enthalten, wobei das Si0./CaO-Verhältnis 0,8 bis 1.2. vorzugsweise 0,9 bis 1,1, beträgt.
• Die gegebenenfalls verwendete Phosphorofenschlacke kann etwa 90 Gewichts% CaSi0" 1 bis 4 Gewichts% Al20, + Fe2032 4 bis 6 Gewichts% CaF,-" Rest Mg**, SO4119 sei 9'PO 11 '"und Alkalioxide enthalten.
• Im Gegensatz zu den üblichen Verfahren zur Herstellung von Schotter für den Straßen- und Wegebau aus Schlacke wird die Schlacke erfindungsgemäß zunächst schnell abgekühlt..Zu diesein Zwecke gießt man die sehmelzflüssige Schlacke in Formen, z.13. eiserne Kokilleng die die Wärme rasch abfüliren und die äußere Schlackenschicht schnell verfestigen. Nach Verfestigung der äußeren Schichten wird die Schlacke aus der Form genommen ttild damit der* schnelle Abkühlkingsvorgang unterbrochen. Im Inneren ist die Schlacke infolge der schlechten Wärmeleitung darin noch gel»alühend und zälifitissig. Die Gießformen können z.B. zwischen 0,1 und 2 m3 Inhalt haben. Dementsprechend kann die "rasche Abkühlung" der etwa 0905 bis 2 m3 großen Schlackenstücke 7) Minuten bis 24 Stunden dauern. Im allgemeinen gießt man jedoch Schlackenstücke von nur etwa 0,1 bis 0e3 mi, deren l'rasche Abkühlutiell bis auf etwa 350 0 C Obert-Iiiehentemperatur nur 10 bis 60 Minuten dauert.
• In einem zweiten Verfahrenssehritl wird die äußerlich abgekühlte Schlacke thermisch isoliert und die dein Selilitekeiiinneren immanente Wärme zumWiederatiflieizen der z.11. auf 300 bis 500 0 C abgekühlten Sehale 1)eiiutzt. Dabei bilden die in der äußeren Schicht bereits vorhandenen Kristallite die Zentren der Keimbildung für den gesamten Kern, während die schlecht kristallisierte Schale duroli den Aufheizprozeß aus dem Inneren getempert wird und besser kristallisiert. Die Kristallisation kann durch Steueruna. der Abkülilungsbedingrungen vom adiabatischen Fall (vollständige Isolation der Schlakkeristücke) bis ztangruten Wärmeaustauschmit der Umaebung (Kühlung der SchlackenstUcke mit aufzebliasener Kaltluft oder Wasser) auf einen für die Festigkeit der Schlacke optimalen Wert gebracht werden, der für Phosphorofenschlacke dann vorliegt, wenn die Kristallite noch ungeordnet und eng verfilzt, sind. Das Verfahren kann z.13 * in der Art durchgeführt werden, daß die flüssige Schlacke in Kokillen vergossen, nach der Bildung einer für das Verkippen ausreichend dicken äußeren Schale.auf ein Transportband abgeworfen und anschließend auf Halden, die gegeii zu starken Wärmeaustausch, z.11. durch Betonwände geschützt, sind, gelagert wird (Beispiel Stellt man geringere Anforderungen an die Festigkeit des Schotters, so kann man das einzelne ausgekippte Schlackenstück auch einfacli an der umgebenden Luft, die in diesem Fall die einzige Iltliermische lsolieruiig" darstellt, tempern lassen (Beispiel 1).
• Nach der infolLre Wiederaufwärmung der äußeren Schlac kenschicht eingetretenen Verfestigung des Schlackenstückes kann als dritter Verfahrenssehritt mit Wasser auf eine für das Brechen günstige Temperatur abaekühlt werden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beruhen in folgendem: Die Einrichtung ist platzsparend, da großräumige Gießbetten fortfallen; die äußerlich'stark abgekühlte Schlacke kann verhältnismäßig einfach transportiert und gelagert werden. Man kann beliebig kleine Schlackenstücke gießen, deren Aufbereitung geringe Kosten erfordert. Schließlich fällt das -Schlackenstück mit hoher Dichte an.
• Beisp*iel 1 In eine Eisenkokille von etwa 1300 kg Gewicht und etwa 300 Li.ter Inhalt wurde flüseige Phoophorofenichlecken % setzungt 90"% casi03; 3 % A12 3 Mg** und Alkinlio:Kide) mit einer ..Teeperatur von eit wa i-5O0C In ein er. Schichtdicke von etwa 15 en eingegossen. Das Volumen der eingegesseneäSchlecke betrug Ö, - 10 m3, die-,Oberfläche lt$3.m, der Quotient Volumen/Oberfläche demnach, , 01055 m. Nach.Jainer, Abkühlzeit von 15 min wurde der Block, der in Inneren noch gelbglühend, an seiner Oberfläche jedoc auf C Obgekühlt44 war, ausgekippt und an der Luft weiter abgekühlt. Hierbei heizte sich die des Schlacketistückes wieder au1'. Der itritet, volistt-intligei.- VerfestigutLir des Bloel#es dauerte etwa -) Stunden. Die Oberfliiiiehentem-)0()C. Durch Abspritzen mit peratur betrug jetzt iloc:li etwa 13 Wasser wurde der Block auf etwa -)OoC al)gekühlt und gebrochen. Die IlilLersuciiiiii.--r ergab ein Ratwimeter-gewicht, voll 1".-18 t,/m3 nach dein Brechen; die Selilagl*esLi(rkeit nach DIN 5-11)10() lag mit 118,2 (.rewieliLs% Korn titiLer 10 mm in dem für 11Mineralbetonft geltenden Bereich.
• Beispiel 2 In Eisenkokillen obiger Art, die mit einer Schienentiegelbahn am Schlackenauslauf vorbeiirefahren wurden wurde flüssige Phosphorofenschlacke obiger Zusammensetzung mit einer Temperatur von 131210 0 C in e twa 1 -) em holten Schichten eingegosseil. Nach eitler Abkühlzeit. von 210 min wurden die äußerlich. auf etwa 150 OC erkalteLen Schlackenblücke in eine allseitig geschlossene Grube gekippt. Sie wurden nach dem Abkippen durch die Aurlieiziiii-ir von innen nach außen hellrot, glühend. Nach etwa 15 Stunden war die TeinpertinLr beendet und die Illöcke waren vollständig verfestigt.. Nach dem Erkalten und Brechen ergab eilte Durchschnittsprobe ein Raummetergewicht von 1,34 t/M3 und eine Sehlagfestigkeit nach DIN 52109 voll 1-10,5 Gewichts% Korn unLer 10 mm. Infolge der im Vergleich zu Beispiel 1 sehr viel höheren Schlagrfestigkeit erfüllt die Stückschlacke sogar die Anforderungen der DIN-Vorschrift 52109. Die höhere Schlagfestigkeit, ist auf die längere Temperzeit zurückzuführen, welche ihrerseits wieder eitieFolge der besseren thermiselten Isolieruntz, (I.h. geringeren Wärmeabstrahlung der in der Grube auTeiiiandergekippten Blöcke ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1) Verfahren zur Herstellung von Schotter für den Straßenbatt aus Schlacke von flüttenbetrieben, insbesondere aus Phosphorofenschlacke, durch Vergießen und Abkühlen der schmelzflüssigen Schlacke bis zu ihrer Erstarrung, dadurch ge- kennzeichnet, daß man die schmelzflüssige, in Formen vergossene Schlacke nur kurze Zeit, vorzugsweise zwisciien 10 und 60 Minuten je nach Größe der Gießformen, in den Gießformen abkühlen läßt, bis die Oberflächent-emperatur der nur äußerlich erhärteten Schlacke auf 200 bis 600 0 C, vorzugsweise 300 bis 500 OC, abgesunken ist; daß man anschliessend die im Inneren noch glühenden Schlackenstücke auskippt und bei mäßiger Isolierung mindestens 3 Stunden" vorzugsweise mindestens 6 bis 24 Stunden, je nach Stückgröße tempern läßt, und daß man schließlich die vollständig verfesti*n Stücke auf normale Temperatur abkühlt und einer Brechvorrichtung zuführt.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vergossenen Schlackenstücke ein Verhältnis Volumen (m3)/Oberfläche (m2) = 0,02 bis.0914 m, vorzugsweise 0903 bis 0908 m, aufweisen. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 0., dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Schlacke mindestens 70, vorzugsweise %mindestens 85 Gewichts% Ca0 + SiO Rest Al Oy Fe.,0 caF 29 2 - 39 29 SO 4 ff 9 Sit 9 PO 4 198 2 Mg*@ und Alkalioxide enthält.' wobei das Sio./CaO-Verhältnis 0,8 bis 1,2, vorzugsweise 0,9 bis igie beträgt. 4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet" daß die verwendete Phoophorofenschlacke etwa 90 Gewichts% Casio 3» 1 bis 4 Gewichts% Al203 + Fe2039 4 bis 6 Gewichte% CaF 29 Rest Mg**, SO4119 Sit 3 PO 4 tvi und Alkalioxide enthält.