DE19632698A1

DE19632698A1 - Verfahren zur Herstellung von Hüttensand mit geringer Partikelgröße

Info

Publication number: DE19632698A1
Application number: DE1996132698
Authority: DE
Inventors: Juergen Prof Dr Ing Geiseler; Eberhard Dr Ing Lang
Original assignee: FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT EISENHU
Current assignee: FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT EISENHU
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-02-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hüttensand mit geringer Partikelgröße.

Als Hüttensand bezeichnet man Hochofenschlacke, die durch Wasser- oder Luftgranulation fein zerteilt wird, glasig erstarrt und latent-hydraulische Eigenschaften aufweist.

Die Grundzüge der Herstellung von Hüttensand sind u. a. von F. Keil in "Hochofenschlacke", Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 2. Auflage (1963). S. 58 bis 67 und von A. Guttmann in "Die Verwendung von Hochofenschlacke", Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf (1934), S. 69 bis 80 beschrieben. Wesentliche Ergänzungen, insbesondere zur Luftgranulation finden sich in der Dissertation von K.-H. Lindner "Abwärmenutzung metallurgischer Schlacken", RWTH Aachen (1986).

Die Korngröße des Hüttensandes beträgt im allgemeinen bis 5 mm. Hüttensand findet zum weitaus überwiegenden Teil in feingemahlener Form als Zementbestandteil (z. B. nach DIN 11 641, ENV 197-1) oder als Betonzusatz stoff (z. B. BS 6699, ASTM C 989-89, CAN/CSA-A363-MBB) Verwendung. Für beide Anwendungsgebiete wird gemahlener Hüttensand, etwa von Zementfeinheit, benötigt. Für die Zementherstellung erfolgt die Mahlung des Hüttensandes entweder gemeinsam mit den übrigen Zementbestandteilen oder durch getrennte Vermahlung und späteres Mischen. Für die Verwendung als Betonzusatzstoff kommt praktisch nur die separate Mahlung in Frage.

Bei der Wassergranulation wird ein Hüttensand erzeugt, der je nach Struktur (schaumig-porös oder dicht), Kornaufbau und Effektivität der Entwässerungsanlagen noch Feuchtigkeitsgehalte von mehr als 5%, max. 10 bis 20% enthält und vor seiner Vermahlung getrocknet werden muß.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Wassergranulation durch ein Verfahren zur Erzeugung trockenen Hüttensandes abzulösen. Am bekanntesten ist der Pelletierprozeß, auch als Luftgranulation bekannt, der in einigen Ländern auch großtechnische Anwendung findet. Dieses Verfahren gestattet grundsätzlich die Erzeugung eines trockenen Granulates, das als Pellet bezeichnet wird. Die Korngrößen der entstehenden Pellets können durch verschiedene Verfahrensmaßnahmen zwar in bestimmten Grenzen beeinflußt werden, liegen aber meist im Bereich bis 20 mm. Für die Verwendung als Zementbestandteil und als Betonzusatzstoff eignen sich jedoch nur die feinkörnigen Partikel, die einen ausreichenden Glasgehalt und damit ausreichende latent-hydraulische Eigenschaften aufweisen. Die groben Partikel sind vielfach nicht schnell genug gekühlt und können daher größere Anteile kristalliner Bestandteile enthalten. Sie werden daher vorrangig als Betonzuschlag verwendet.

Allen bisherigen Granulationsverfahren ist gemeinsam, daß sie ein grobkörniges, überwiegend glasiges Produkt erzeugen, das unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte aufweist und vor der Nutzung als Zementbestandteil oder Betonzusatzstoff getrocknet und auf die erforderliche Feinheit, üblicherweise auf eine spezifische Oberfläche von < 3500 cm²/g vermahlen werden muß.

In der WO 95/15402 wird vorgeschlagen, schmelzflüssiges Material in einer Mischkammer mit Wasser, Wasserdampf oder Luft-Wassergemische zu granulieren und das Granulat über einen Diffusor auf eine Prallplatte zur Zerkleinerung zu lenken. Über die Feuchte des Fertiggutes wird keine Aussage getroffen. Notwendig ist aber noch eine zusätzliche Zerkleinerung, wenn das Produkt für die Zementherstellung verwendet werden soll.

Überraschend wurde nun festgestellt, daß in der in den Ansprüchen angegebenen Weise mit Luft oder einem anderen Gas verdüste flüssige Hochofenschlacke erfindungsgemäß ein glasig erstarrtes trockenes Produkt mit einer Korngröße kleiner als 90 µm bildet, das gute latent hydraulische Eigenschaften aufweist. Dieses feinkörnige Produkt hat gegenüber konventionell erzeugtem Hüttensand folgende Vorteile:

- das feinkörnige Produkt weist eine ausreichend geringe Feuchte auf, so daß es ohne Trocknung als Rohstoff für die Zementherstellung oder als Betonzusatzstoff verwendet werden kann;
- das feinkörnige Produkt weist eine Feinheit auf, die es erlaubt, dieses Produkt unmittelbar und ohne weitere Zerkleinerung als Zementhaupt- oder -neben bestandteil bzw. als Betonzusatzstoff einzusetzen.

Des weiteren wurde überraschend gefunden, daß zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hüttensandes alle Verdüsungsverfahren geeignet sind, die metallische oder nichtmetallische Schmelzen verdüsen können. Bevorzugt geeignet sind solche Anlagen, deren Gasstrom in relativ weiten Grenzen zur Optimierung der Kornverteilung geregelt werden kann.

Weiter wurde festgestellt, daß auf diesem Wege neben Hochofenschlacke auch andere Eisenhüttenschlacken, z. B. Stahlwerksschlacken zu feinstkörnigen Produkten verarbeitet werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Hüttensand mit kleiner Partikelgröße, dadurch gekennzeichnet, daß flüssige Hochofenschlacke mit einer Temperatur < 1400°C in einer Verdüsungsanlage, die zur Verarbeitung von metallischen und nichtmetallischen Schmelzen geeignet ist, mit Hilfe eines Gases, das mit einem Druck von über 1×10^-5 Pa auf die flüssige Schlacke einwirkt, zu Partikeln unter 90 µm zerteilt wird, die so schnell abgekühlt werden, daß sie glasig erstarren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft mit einer Temperatur < 50°C verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Sauerstoff oder ein anderes oxidierend wirkendes Gas verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Stickstoff, Argon oder ein anderes inert wirkendes Gas verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder ein anderes reduzierend wirkendes Gas verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke eine chemische Zusammensetzung aufweist, die mindestens der entspricht, die von den gültigen Normen und Regelwerken für Zement vorgegeben ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke durch Änderung der Hochofeneinsatzstoffe in ihrem CaO-, MgO- und/oder Al₂O₃-Gehalt so gesteigert und in ihrem SiO₂-Gehalt so vermindert wird, daß das entstehende Produkt verbesserte hydraulische Eigenschaften aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehalte der flüssigen Hochofenschlacke an CaO, MgO, Al₂O₃ und Alkalien nach ihrem Austritt aus dem Hoch ofen und vor Eintritt in die Verdüsungsanlage erhöht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einem Druck von über 15×10^-5 Pa auf die flüssige Hochofenschlacke einwirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke zu Partikeln mit einer Korngröße von kleiner als 200 µm zerteilt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke zu Partikeln mit einer Korngröße von kleiner als < 100 µm zerteilt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke zu Partikeln mit einer Korngröße von kleiner als 50 µm zerteilt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Hochofenschlacke zu Partikeln mit einer Korngröße von kleiner 10 µm zerteilt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von flüssiger Hochofenschlacke andere flüssige Eisenhüttenschlacken verarbeitet werden.