DE3609568A1 - Herstellen eines zementes aus blasstahlschlacken - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten der in Blasstahlwerken anfallenden Schlacken zu Zement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Erblasen von Stahl im LD- und OBM-Konverter aus Stahleisen fallen rund 100 kg Schlacke/t Rohstahl an. Ihre Zusammensetzung schwankt, wie die folgenden Beispiele es zeigen.

Diese Schlacken stammen aus kombiniert blasenden LD- Konvertern. Schlacken aus bodenblasenden OBM-Konvertern weisen um etwa ein Drittel weniger R₂O₃ auf. R₂O₃ setzt sich hier angenähert aus 75% Fe₂O₃, 20% Mn₂O₃ und 5% Al₂O₃ zusammen. Im "Rest" sind die Oxide MgO und P₂O₅, dann S und F, Zn und Pb enthalten.

Die Verwertung dieser Schlacken befriedigt noch nicht. Nur geringe Mengen werden als Kreislaufstoff dem Hoch­ ofen wieder aufgegeben, weil ihr Gehalt Phosphor, Zink und Blei diese Verwertung einschränkt. Noch immer ge­ langt der größte Teil als billiger Schüttstoff zum Bau von Straßen und Deichen, sowie zum Verfestigen von Abraumalden.

Es fehlt nicht an Vorschlägen, Blasstahlschlacken mit größerem Nutzen zu verwenden.

Die DE-PS 15 08 003.2 verarbeitet sie im Bausch mit allen anderen Abfällen des Hüttenwerkes zu einem Schmelz­ zement, der jedem Portlandzement gleichwertig ist. Die­ ses Verfahren wird noch nicht angewandt.

bekannt ist es, LD-Schlacken mit Kalkstein u.a.m. zu einem Rohmehl zu vermahlen, aus dem ein Port­ landzementklinker erbrannt wird. Auch diesmal blieb es beim Vorschlag.

Andere sehen vor, LD-Schlacke im Lichtbogenofen zu reduzieren, und sie derart zu Roheisen und syntheti­ schen Schlacken aufzuarbeiten, wobei auch Kohlenmon­ oxid gewonnen wird. Auch dieser Vorschlag hatte kei­ nen Erfolg.

Ein anderer Vorschlag sieht vor, dem Konverter als Schlackenbildner Bauxit aufzugeben mit dem Ziel, in der Endschlacke neben Belit vorwiegend Brownmillerit als hydraulische Phase zu erhalten. Zementfein gemah­ len wirkt diese Schlacke hydraulisch.

Es fällt auf, daß dieser Vorschlag die Abbinde- und Erhärtungsfähigkeit in erster Linie dem mit Bauxit erhaltenem Brownmillerit zuspricht, dem Belit kaum Bedeutung gibt und vom Alit schweigt. Noch mehr über­ rascht, daß dieser Vorschlag die Rolle des Gipses beim Abbinden und Erhärten überhaupt nicht beachtet, daher auch keinen Gips zusetzt.

Analysen zeigen, daß die Schlacken aus Blasstahlwerken chemisch dem gesinterten Klinker eines Erzzementes sehr ähneln. Ihr Tonerdemodul ist ebenfalls sehr gering, außerdem auch ihr Silikatmodul sehr klein. Folge davon ist, daß die feste Schlacke etwa zur Hälfte aus C₂R (2CaO.R₂O₃, das man als "Dikalziumferrit" ansprechen darf) besteht und etwa zur Hälfte aus den Kalzium­ silikaten Belit und Alit, sieht man vom "Rest" der vorhin angeführten Analysen ab. Zumeist findet man, daß Konverter-Endschlacken rund 25% Alit und etwa 25% Belit enthalten. Dikalziumferrit ist wenig Hydrau­ lisch, Belit deutlicher, doch hervorragend wirkt Alit (Trikalziumsilikat).

Die Erfindung hat in dieser Lage die Aufgabe, Blas­ stahlschlacken zu einem Zement zu verarbeiten, ohne vorher die Metallurgie im Konverter einschneidend zu ändern, oder gar zu behindern.

Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sieht vor, als erstes die Endschlacke des Konverters möglichst rasch zu kühlen, am besten sie in Wasser abzuschrecken, sie zu "granulieren". Derart wird ein Granulat erhalten von hoher Aktivität, welche die chemisch bedingte Hydraulizität beträcht­ lich überschreitet.

Vorteilhaft ist es, doch nicht immer erforderlich, vor dem Granulieren die Schlacke mit Luft und/oder Sauer­ stoff zu spülen (zu durchblasen), um alles Eisen so weit wie möglich zu oxidieren.

Die Erfindung sieht als nächstes vor, dieses Granulat zusammen mit Gips und/oder Anhydrit fein zu mahlen. Ein "Erzzement" ist das Ergebnis.

Dieser "Erzzement" ist ein guter Anreger für feinge­ mahlenen Schlackensand aus Hochofenschlacke. Ohne Portlandzement sind derart Hochofenzemente zu erhalten.

Metallurgisch günstig ist es, den Stahl mit betont basischen Schlacken zu erblasen, wie manche Stahlwerke es tun. Solche Schlacken haben fast die gesamte Kiesel­ säure zu Alit gebunden, sie bestehen jeweils zur Hälfte fast aus Alit und aus Dikalziumferrit, was günstig im Sinne dieser Erfindung ist. Achtet man dabei, daß die Schlacke nicht zu viel freien Kalk enthält, dann ist ein "Erzzement" gesichert, wenn auch mit sehr geringem Silikatmodul, was nicht schadet.

Diese Erfindung öffnet mit wenigen Schritten, die seit langem erprobt sind, den Weg zur ergiebigen Verwertung von Blasstahlschlacken. Darüber hinaus ermöglicht der so erhaltene "Erzzement", die gesamte Hochofenschlacke als Hochofenzement abzusetzen. Derart lassen sich mehr als 80% der Hüttenabfälle mit Gewinn beseitigen. Flug­ aschen und andere Puzzolane ergeben mit dem "Erzzement" Puzzolanzemente.

Beim Herstellen dieses erfindungsgemäßen Zementes wird viel Energie gespart und dabei die Umwelt nicht belastet. Die Erfindung vermag im größten Ausmaß Hüttenwerke von ihren Abfällen zu entsorgen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von Zement aus Blasstahl­ schlacke dadurch gekennzeichnet, daß flüssige Konverter-Endschlacke zu einem Granulat abgeschreckt wird, das schließlich mit einem Zusatz von Gips und/oder Anhydrit zementfein gemahlen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Konverter-Endschlacke wie folgt zu­ sammengesetzt ist: CaO45 bis 65% SiO₂10 bis 20% R₂O₃20 bis 40% MgOmax. 4,0% P₂O₅max. 3,0% Restmax. 2,0%

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Granulieren die Konver­ ter-Endschlacke in der Pfanne mit Luft und/oder Sauerstoff durchblasen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Zement nicht mehr als 4,5% SO₃ enthält.