EP4330438B1

EP4330438B1 - Verfahren zum erzeugen von schlacke mit einer gewünschten beschaffenheit

Info

Publication number: EP4330438B1
Application number: EP22725429.9A
Authority: EP
Inventors: Thomas Baur; Matthias Weinberg; Georg LOCHER
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; Thyssenkrupp Polysius GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; Thyssenkrupp Polysius GmbH
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2026-03-18
Anticipated expiration: 2042-04-25
Also published as: CN117441031A; JP2024515791A; EP4330438A1; KR20230160380A; WO2022229084A1; DE102021204258A1; US20240376559A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung und zur gezielten Einstellung der Beschaffenheit von Schlacke, beispielsweise zur Verwendung als mineralischem Baustoff. Die Beschaffenheit der Schlacke umfasst sowohl die stoffliche und chemische Zusammensetzung als auch die mineralogischen Eigenschaften der Schlacke.
Eisen liegt in der Natur nur in Form von Eisenoxid vor. Roheisen wird z.B. in Hochöfen hergestellt. Dies sind Schachtöfen, die nach dem Gegenstromprinzip arbeiten, wobei an der Oberseite sogenannter Möller, also Stückerz, Pellets oder Sinter gemeinsam mit Koks als Reduktionsmittel und Kalkstein und ggf. weiteren Zusatzstoffen aufgegeben wird und von der Unterseite aus dieser Möller mit heißen Gasen durchströmt wird. Auf diese Weise wird das Aufgabematerial während der Durchlaufzeit stetig erwärmt. Aufgrund der unterstöchiometrischen Verbrennung des Koks bildet sich das reduktionsfähige Gas Kohlenstoffmonoxid (CO), das die im Möller enthaltenen Eisenoxide zu Eisen reduziert, wobei das CO zu Kohlenstoffdioxid (CO2) oxidieren kann. Das Eisen liegt aufgrund der vorherrschenden Temperaturen am Boden des Hochofens im flüssigen Zustand vor,
Im unteren Teil des Schmelzofens werden in periodischen Abständen Roheisen und Schlacke abgestochen. Aus der Schmelzofenschlacke kann durch schnelle Abkühlung, die bis zu einer glasigen Erstarrung führen kann, Hüttensand hergestellt werden. Durch Zumahlen von Zement können dessen Eigenschaften positiv beeinflusst werden. Ferner kann auch durch die Substitution von Zementklinker durch den Hüttensand der CO₂-Fußabdruck von Zement verbessert werden.
Die Zusammensetzung der Schlacke ist dabei im Wesentlichen durch Gangart des Eisenerzes, Kalksteinanteil und Begleit- und Zusatzstoffe im Aufgabematerial vorgegeben.
Es besteht jedoch die Problematik, dass sich die Zusammensetzung der Schlacke und somit auch die des Hüttensands prinzipiell bei jedem Abstich anders sein kann, wenn sich die Aufgabematerialien verändern. Hierbei können der Kalksteinanteil und die Begleit- und Zusatzstoffe noch beeinflusst werden, die Menge und natürliche Zusammensetzung der Gangart im Eisenoxid jedoch nicht. So ist die exakte finale Zusammensetzung der Schlacke unbekannt, bis sie abgestochen wird. Da die Materialien über viele Stunden im Schmelzofen verbleiben, ist eine kurzfristige Anpassung der Zusammensetzung der Schlacke über das Aufgabematerial nicht oder nur bedingt möglich. Ferner ist die Erzeugung von Hüttensand in dem Hochofen der Tatsache geschuldet, dass während des Einschmelzvorgangs ein Eutektikum entsteht, das einen geringen Schmelzpunkt aufweist und somit schneller abgestochen werden kann.
EP 1 354 969 B1 und EP 632 791 B1 zeigen nunmehr Verfahren, die Schlacke nach dem Abstechen mit Zusatzstoffen zu versetzen, um die Zusammensetzung der Schlacke für den Hüttensand zu optimieren. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Schlacke durch das Zugeben der Zusatzstoffe schneller auskühlen kann und sich die Zusatzstoffe daher nicht mehr optimal mit der Schlacke verbinden können. Je größer die Menge an Zusatzstoffen ist, die der Schlacke hinzugemischt werden, desto schneller kühlt die Schlacke ab. Es kann eine inhomogene Zusammensetzung der Schlacke entstehen mit einer Häufung der Zusatzstoffe in einem Bereich und einem Mangel der Zusatzstoffe in einem anderen Bereich.
DE 197 08 034 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten. EP 1 198 599 B1 offenbart ein Verfahren zur Schlackenkonditionierung mit Einbringen von Hüttenreststoffen. EP 1 627 084 B1 offenbart ein Verfahren zum Verwerten von Schlacke. DE 103 40 880 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdüsen von Schlacke. DE 10 2020 205 493 A1 offenbart ein Verfahren zur Einstellung einer gezielten Schlackenphase in einem Einschmelzaggregat.
Als weiteren Stand der Technik wird auf die Druckschriften US 5 397 376 A , US 2005/179174 A1 , US 2011/094336 A1 sowie die Veröffentlichung von Kirschen et al. "Process Improvements for Direct Reduced Iron Melting in the Electric Arc Furnace with Emphasis on Slag Operation", DOI: 10.3390/pr9020402.
Ferner sind auch Direktreduktionsanlagen und Lichtbogenöfen bzw. Einschmelzer prinzipiell bekannt. Eine Analyse der Schlacke bzw. der Zwischenprodukte zur optimierten Einstellung der Beschaffenheit der Schlacke ist jedoch nicht bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für ein Verfahren zum Erzeugen von Schlacke und zur Einstellung der Beschaffenheit der im Schmelzofen entstehenden Schlacke zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Erzeugen von Schlacke in einer gewünschten Beschaffenheit bei der Roheisenherstellung mit folgenden Schritten offenbart: a) Erhitzen von Eisenoxid in einem ersten Reaktor, so dass bei Vorliegen eines Reduktionsmittels das Eisenoxid mehrheitlich zu Eisen reduziert und ein eisenhaltiges Zwischenprodukt entsteht. Hierzu wird eine Direktreduktionsanlage verwendet. Als Endprodukt der Direktreduktionsanlage liegt dann das eisenhaltige Zwischenprodukt vor, das auch als Eisenschwamm bezeichnet werden kann.

b) Danach wird das eisenhaltige Zwischenprodukt in einem zweiten Reaktor erhitzt, um Roheisen und die Schlacke zu erhalten. Das Erhitzen erfolgt in einem Einschmelzer in reduzierender Atmosphäre. So ist es möglich, eine Schlacke mit einem Eisenanteil von weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 7 %, weiter bevorzugt weniger als 4 % zu erhalten, die für die Zementindustrie verwendet werden kann. Schlacke mit einem höheren Eisenanteil ist für die Zementindustrie aus Qualitätsgründen nicht verwendbar.
c) In einem weiteren Schritt, der auch vor oder parallel zu Schritt b) erfolgen kann, wird das eisenhaltige Zwischenprodukt und/oder die Schlacke, die sich während des weiteren Erhitzens des eisenhaltigen Zwischenprodukts abscheidet, analysiert. Das eisenhaltige Zwischenprodukt wird am Ende der Direktreduktionsanlage, zwischen Direktreduktionsanlage und Einschmelzer (d.h. in beiden Fällen vor dem Erhitzen in dem Einschmelzer) oder in dem Einschmelzer (d.h. während des Erhitzens) zur Analyse entnommen. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Probe der auf die Endtemperatur erhitzten Schlacke aus dem Einschmelzer entnommen werden.
d1) In Abhängigkeit von der Analyse wird eine Eigenschaft eines zu dem eisenhaltigen Zwischenprodukt hinzuzugebenden Zusatzstoffes bestimmt, um die Zusammensetzung der Schlacke zu verändern. D.h., es wird aus dem eisenhaltigen Zwischenprodukt bzw. der Schlacke eine Probe entnommen. Da das Eisenoxid in dem eisenhaltigen Zwischenprodukt bereits sehr weit reduziert ist, lässt sich die Beschaffenheit der späteren Schlacke hieraus bereits sehr gut bestimmen. Die Analyse spiegelt den Ist-Zustand der Schlacke wider.

Das Zwischenprodukt kann beispielsweise Kies, Dolomit, Ilmenit oder Bauxit oder die Grundform der oxidischen Verbindungen oder eine beliebige Kombination der genannten Stoffe enthalten. Diese Stoffe werden auch als Additive bezeichnet und beeinflussen die Eigenschaften der Schlacke. So ist es vorteilhaft, dass die Schlacke eine gute Aufnahmefähigkeit für Fremdstoffe hat, eine geeignete Viskosität aufweist (bevorzugt zwischen 1,05 Pa*s und 1,15 Pa*s (Pascal mal Sekunde)) und eine Temperatur aufweist, bei welcher die Schlacke durch die Erstarrung in die passende Kornfraktion zerfällt und sich ausreichend Glasphase bildet, sowie für die Zementherstellung eine gute Bindefähigkeit aufweist. Die gute Aufnahmefähigkeit der Schlacke sorgt für eine gute Aufnahme der Zusatzstoffe und somit eine gute Homogenität der Schlacke. Die Viskosität ermöglicht das Fließen der Schlacke durch das Abstichloch. Die Temperatur bzw. die Zusammensetzung als auch die Bindefähigkeit sind für die Qualität des Endprodukts, beispielsweise Hüttensand, Portlandzement o.ä. relevant.
Der so bestimmte Zusatzstoff wird während des Erhitzens der Schlacke in den zweiten Reaktor, z.B. den Einschmelzer, hinzugegeben, um die Schlacke in der gewünschten Beschaffenheit zu erhalten. Die gewünschte Beschaffenheit wird auch als Soll-Beschaffenheit bezeichnet.
d2) Ergänzend oder alternativ kann beispielsweise eine Steuereinheit aus der Analyse erkennen, dass die Schlacke eine thermische Behandlung benötigt, um die Schlacke mit der gewünschten Beschaffenheit zu erhalten und die thermische Behandlung einleiten.
Das flüssige Metall und die Schlacke können durch Abstichlöcher in dem Einschmelzer abgestochen werden. Nach dem Austritt der Schlacke aus dem Abstichloch wird diese, vorzugsweise mit Wasser, abgeschreckt und zerstäubt und somit granuliert. Ziel ist es, mehr als 90 % glasige Erstarrung zu erhalten. Danach steht das Granulat für eine weitere Verwendung bereit. Zur Kontrolle und um eventuell vorliegende Fehlannahmen korrigieren zu können, kann auch das fertige Granulat dahingehend analysiert werden, ob dieses die gewünschten Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise kann mittels der in d1) durchgeführten Analyse auch eine thermische Behandlung der Schlacke abgeleitet werden, insbesondere eine definierte Abkühlgeschwindigkeit, um die gewünschte Eigenschaft der Schlacke zu erhalten
Weder ist die Entnahme von einem eisenhaltigen Zwischenprodukt aus einem klassischen Hochofen noch das Hinzugeben des Zusatzstoffs zu dem eisenhaltigen Zwischenprodukt in den klassischen Hochofen möglich. Im klassischen Hochofen gibt es nur die Möglichkeit, zu Anfang Material hinzuzugeben und am Ende die Schlacke und das Roheisen zu entnehmen. Stellt man fest, dass die Schlacke nicht die richtige Zusammensetzung aufweist, kann die Zusammensetzung erst dann verändert werden, wenn der zu Beginn hinzugegebene Zusatzstoff am Ende angelangt ist. Dies kann zwischen einem halben Tag und einem Tag dauern. Insoweit ist das vorgeschlagene Verfahren nicht auf den Hochofen übertragbar.
Es ist ein Schmelzofen zur Erzeugung von Roheisen und Schlacke mit einer gewünschten Beschaffenheit offenbart. Der Schmelzofen umfasst eine Direktreduktionsanlage, die ausgebildet ist, Eisenoxid zu erhitzen, so dass bei Vorliegen eines Reduktionsmittels das Eisenoxid mehrheitlich zu Eisen reduziert und ein eisenhaltiges Zwischenprodukt entsteht. Das Eisenoxid wird z.B. auf eine Temperatur zwischen 900°C und 1100°C erhitzt. Das Reduktionsmittel, bevorzugt Wasserstoff, welcher beispielsweise aus der Wasserelektrolyse unter Anwendung regenerativen Energien (Wind, Wasser, Sonne) zur Bereitstellung des notwendigen Stroms gewonnen werden kann, zur Reduktion der CO₂-Emission, kann zum Betrieb der Direktreduktionsanlage auf die notwendige Reaktionstemperatur erhitzt werden, bevor es in die Direktreduktionsanlage eingeleitet wird. Das eisenhaltige Zwischenprodukt wird auch als Eisenschwamm bezeichnet.
Der Direktreduktionsanlage nachgelagert ist eine Reaktoranordnung. Die Reaktoranordnung nimmt das eisenhaltige Zwischenprodukt auf und erhitzt dieses, um Roheisen und Schlacke zu erhalten.
Die Reaktoranordnung kann einen Reaktor oder eine Mehrzahl von Reaktoren umfassen. Der Reaktor oder ein Reaktor der Mehrzahl von Reaktoren zum Erhitzen des eisenhaltigen Zwischenprodukts kann ein Lichtbogenofen oder ein Einschmelzer oder ein Induktionsofen sein. Als Lichtbogenofen wird ein elektrischer Ofen verstanden, der in oxidierender Atmosphäre, typischerweise diskontinuierlich, einen Stoff erhitzt. Diskontinuierlich bedeutet, dass eine Menge des Stoffs erhitzt wird und der Stoff nach dem Erhitzen entnommen wird, bevor eine neue Menge des Stoffs erhitzt wird. Als Einschmelzer wird ein elektrischer Ofen verstanden, der in reduzierende Atmosphäre, typischerweise kontinuierlich, einen Stoff erhitzt. Kontinuierlich bedeutet, dass regelmäßig ein Teil des Stoffs in dem Einschmelzer abgestochen wird, während dem Einschmelzer neuer Stoff hinzugegeben wird. D.h., es wird regelmäßig eisenhaltiges Zwischenprodukt in den Einschmelzer hinzugegeben und ebenfalls regelmäßig Teile des Roheisens und der Schlacke abgestochen. Beispielsweise kann in einem Einschmelzer eine Restschmelze verbleiben, welche wiederum als Ausgangspunkt für das Erschmelzen von weiterem Stoff gesehen werden kann. Der Einschmelzer wird auch als Schmelz-Reduktionsofen, Niederschachtofen oder Submerged Arc Furnace (SAF) bezeichnet. Insbesondere sind ebenso Bezeichnungen wie Open Slag Bath Furnace (OSBF) gebräuchlich.
Wird das eisenhaltige Zwischenprodukt in einem Einschmelzer erhitzt, liegt die Temperatur, bis zu der das Erhitzen erfolgt beispielsweise bei 1500°C bis 1600°C wenn die Schlacke zur Hüttensandherstellung verwendet wird. Dies ist die Temperatur, bei der die Schlacke abgestochen wird. Für die Herstellung von anderen mineralischen Baustoffen kann die maximale Schlackentemperatur auch höher liegen, da in diesem Fall das Eutektikum der Schlacke nicht mehr erreicht ist. Die Temperatur, bei der das Eisen abgestochen wird, ist etwas geringer und liegt beispielsweise zwischen 1400°C und 1500°C. Insbesondere liegt somit die Abstichtemperatur des Roheisens beispielsweise zwischen 80°C und 120°C niedriger als die Abstichtemperatur der Schlacke. Durch das Erhitzen der Schmelze und das Vorhandensein des Reduktionsmittels, wie zum Beispiel Kohlenstoff und/oder Wasserstoff, wird das Eisen weiter reduziert, so dass der Eisenanteil in der Schlacke verringert wird. Die reduzierende Atmosphäre in dem Einschmelzer wird beispielsweise dadurch erhalten, dass beispielsweise in der Schmelze in ausreichender Menge gelöster Kohlenstoff mit oxidischen Bestandteilen des Zwischenproduktes auf Grund der chemisch/physikalischen vorherrschenden Bedingungen miteinander zu einem reduzierenden Gas reagiert. Sollte Kohlenstoff nicht in ausreichender Menge in der Schmelze vorhanden sein, kann diese reduzierende Atmosphäre durch Zuführen eines Reduktionsgases bzw. reduktionsgasbildenden Stoffes erzeugt werden.
Ferner umfasst der Schmelzofen eine Analyseeinheit, die ausgebildet ist, das eisenhaltige Zwischenprodukt und/oder die Schlacke zu analysieren. Insbesondere kann das Analysieren beim Abstich oder durch Probenahme vor dem Abstich oder in-situ erfolgen. Vorzugsweise kann das Analysieren online erfolgen. Die Schlacke kann für die Herstellung von mineralischen Baustoffen, beispielsweise für die Herstellung von Hüttensand oder Portlandzement, durch die Analyse des Konzentrationsverhältnisses von Calcium, Silizium, Aluminium und Eisen bestimmt werden. Darüber hinaus ist jedoch mittels des vorgestellten Schmelzofens und des entsprechenden Herstellungsverfahrens die Herstellung von beliebigen mineralischen Baustoffen möglich. Die mineralischen Baustoffe können sich in ihrer Zusammensetzung und in ihren Eigenschaften von Hüttensand unterscheiden. Beispielsweise, aber nicht ausschließlich, kann der mineralische Baustoff sich in seinen chemischen und/oder physikalischen und/oder mineralogischen Eigenschaften vom herkömmlichen Hüttensand unterscheiden. Die Analyseeinheit kann ein Labor sein, das in der Nähe des Schmelzofens angeordnet ist, um insbesondere die Laborergebnisse für eine schnelle Einflussnahme auf das Produkt zu verwerten.
Weiterhin weist der Schmelzofen eine Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, abhängig von einem Analyseergebnis, eine Eigenschaft des hinzugegebenen Zusatzstoffes zu bestimmen, um eine Zusammensetzung der Schlacke (Ist-Zusammensetzung) zu verändern und die Schlacke mit einer gewünschten Zusammensetzung (Soll-Zusammensetzung) zu erhalten. Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinheit auch erkennen, ob die Schlacke eine thermische Behandlung benötigt, um die Schlacke mit der gewünschten Beschaffenheit zu erhalten.
Als Zusatzstoff wird insbesondere eine Mischung verschiedener Stoffe verstanden. Als Stoffe können u.a. Kies, Dolomit, Ilmenit und Bauxit verwendet werden. Als Eigenschaft des Zusatzstoffs wird dann z.B. die Auswahl der Stoffe angesehen. Ferner kann der Anteil der ausgewählten Stoffe an der Gesamtmenge des Zusatzstoffs als Eigenschaft des Zusatzstoffs betrachtet werden. Weiter können auch die Gesamtmenge des Zusatzstoffs bzw. die Menge der ausgewählten Stoffe als Eigenschaft des Zusatzstoffs betrachtet werden. Als Menge wird z.B. die Masse oder das Volumen des Stoffs bezeichnet. Typischerweise umfasst die Eigenschaft des Zusatzstoffs jedoch sowohl die Auswahl der Stoffe als auch deren jeweilige Anteile, d.h. die Zusammensetzung des Zusatzstoffs, sowie die Menge des Zusatzstoffs.
Die thermische Behandlung kann sich aus der Analyse des Ist-Zustands der Schlacke ergeben oder aber der gewünschten Beschaffenheit der Schlacke. Als thermische Behandlung wird beispielsweise das Fahren einer bestimmten Temperaturkurve der Reaktoranordnung zum Erhitzen oder auch Abkühlen der Schlacke verstanden. So ist es für die Erzeugung von Hüttensand notwendig, die Schlacke sehr schnell abzukühlen, um zumindest 90 % glasige Erstarrung zu erhalten. Andere mineralische Baustoffe können jedoch andere Anforderungen an einen Temperaturverlauf aufweisen.
In anderen Worten besteht eine weitere Steuerungs- bzw. Regelungsmöglichkeit, neben dem Zugeben des Zusatzstoffs, darin, aufgrund der mit der Analyseeinheit gewonnenen Messergebnisse zielgerichtet Wärme in die Reaktoranordnung einzubringen oder aber abzuführen. Diese Zu- oder Abführung kann über die Zeit hinweg variabel sein, d. h. sie kann z. B. das Ziel haben, einen Temperaturverlauf von Schlacke und / oder Schmelze zu verfolgen, für den es nötig ist, zu bestimmten Zeiten Wärme zuzuführen, zu anderen Zeiten Wärme abzuführen und zu noch anderen Zeiten den Prozess thermisch sich selbst zu überlassen.
Mittels einer solchen Vorgehensweise kann z. B. eine Zieltemperatur für Schlacke und/oder Schmelze eingestellt werden, um zielgerichtet Eigenschaften von Schlacke und / oder Schmelze zu beeinflussen. Neben dieser Einstellung einer einzelnen Zieltemperatur ist bekannt, dass nicht nur einzelne Temperaturen die Eigenschaften von Schlacken und Schmelzen beeinflussen können, sondern auch das Durchlaufen von Temperaturverläufen, um bestimmte Materialphasen zu erzielen oder zu vermeiden. Im Bereich der Schlacke sei die Kühlung der Schmelzphase im Drehrohrofen bei der Zementklinkerherstellung genannt, die so schnell ablaufen muss, dass das Tricalciumsilicat nicht in Dicalciumsilicat und Freikalk zerfällt und das Tricalciumaluminat feinkörnig kristallisiert, gleichzeitig jedoch nicht so schnell, dass die Schmelzphase glasförmig erstarrt.
Als gewünschte Beschaffenheit der Schlacke wird die Beschaffenheit verstanden, bei der ein mineralischer Baustoff, der nach dem Granulieren der Schlacke entsteht, eine gewünschte chemische Zusammensetzung und/oder eine gewünschte physikalische Eigenschaft und/oder eine mineralogische Eigenschaft aufweist. Das Granulieren umfasst im Fall von Hüttensand z.B. das schnelle Abkühlen (Abschrecken) und Zerstäuben der Schlacke nach dem Abstechen. Für andere mineralische Baustoffe kann sich eine andere thermische Behandlung ergeben, um das Granulat zu erhalten. Die gewünschte Beschaffenheit der Schlacke, insbesondere hinsichtlich mineralogischer Phasenausbildung, Elutionsverhalten etc. kann demnach so gewählt werden, dass z.B. Hüttensand oder Portlandzement oder ein beliebiger anderer mineralischer Baustoff entsteht.
Der offenbarte Schmelzofen tritt somit der Sorge entgegen, dass die aktuell bestehenden Bestrebungen, aufgrund der hohen CO₂-Emissionen der Stahlherstellung, Koks als Reduktionsmittel durch Wasserstoff zu ersetzen, dazu führen, dass durch die Prozessumstellung auf das Direktreduktionsverfahren die Produktion von Hüttensand entfällt, die alleine in Deutschland ca. sechs Millionen Tonnen jährlich ausmacht. Der beschriebene Schmelzofen, präziser der erste Reaktor, ist daher auch bereits für das Direktreduktionsverfahren ausgelegt, und kann mit (Erd-) Gas oder vorteilhafterweise mit Wasserstoff als Reduktionsmittel betrieben werden. Ferner ermöglicht es der Schmelzofen, neben dem klassischen Hüttensand auch andere mineralogische Baustoffe herzustellen.
Idee ist es, eine Direktreduktionsanlage und eine Reaktoranordnung mit beispielsweise einem Einschmelzer einzusetzen. In dem ersten Reaktor wird das Eisenoxid mittels Direktreduktionsverfahren reduziert. Das Eisen kann dann am Ende der Direktreduktionsanlage als eisenhaltiges Zwischenprodukt in fester Form, z.B. als sogenannter Eisenschwamm, vorliegen. In der Reaktoranordnung, z.B. dem Einschmelzer, wird das eisenhaltige Zwischenprodukt dann bis zur voreingestellten Temperatur erhitzt, bei der das flüssige Eisen abgestochen wird.
Die Trennung des Gesamtprozesses in zwei Verfahrensabschnitte mit zwei oder mehr Einzelschritten (im Wesentlichen der Schachtofen mit einem porösen Schüttgut im oberen Teil und dem Schmelzbereich mit flüssigen Phasen im unteren Teil) erhöht ebenfalls die Anzahl der Freiheitsgrade für die Gestaltung der Atmosphäre im Schmelzofen. Während sie im herkömmlichen Prozess durch die enge Verbindung in der Praxis nicht oder nur wenig unabhängig voneinander gewählt werden kann, besteht für sie im hier offengelegten Prozess die Möglichkeit, sie frei zu wählen. Entsprechend kann prinzipiell eine beliebige Gaszusammensetzung gewählt werden, um insbesondere optimale Bedingungen für die zielgerichtete Herstellung von Produkten aus der Schlacke zu gewährleisten, insbesondere aber nicht ausschließlich hinsichtlich ihrer chemischen, physikalischen und mineralogischen Eigenschafen.
Hinsichtlich der Analyse bestehen vielfältige Möglichkeiten, die beispielhaft anhand des Einschmelzers als (Teil der) Reaktoranordnung beschrieben werden. Beispielsweise wird während des Erhitzens kein weiteres eisenhaltiges Zwischenprodukt in die Reaktoranordnung, insbesondere den Einschmelzer, hinzugefügt. Dann kann mittels Analyse des eisenhaltigen Zwischenprodukts die Beschaffenheit der zukünftigen Schlacke ermittelt werden. Daraus kann z.B. ermittelt werden, welche Stoffzusammensetzung der Zusatzstoff haben sollte und welche Menge des Zusatzstoffes der Reaktoranordnung hinzugefügt werden sollten, um eine gewünschte Beschaffenheit der Schlacke zu erhalten. Es kann jedoch auch zyklisch nur ein Teil des Eisens bzw. der Schlacke abgestochen werden, während ebenfalls zyklisch neues eisenhaltiges Zwischenprodukt hinzugegeben wird und somit immer ein Teil der Schlacke bzw. des Eisens in der Reaktoranordnung, insbesondere dem Einschmelzer, verbleibt. Unter der Annahme, dass die Schlacke in dem Einschmelzer bereits die gewünschte Beschaffenheit aufweist, kann der Zusatzstoff ebenso auf Basis der Analyse des eisenhaltigen Zwischenprodukts bestimmt werden. D.h., es ist nur die Beschaffenheit des neu hinzukommenden Schlackenanteils einzustellen. Ferner kann jedoch zur Überprüfung auch die Beschaffenheit der Schlacke in dem Einschmelzer bestimmt werden und bei Abweichungen von der gewünschten Beschaffenheit durch Zugabe des Zusatzstoffs angepasst werden.
In anderen Worten kann die Analyseeinheit bei der Analyse eine Ist-Beschaffenheit des eisenhaltigen Zwischenprodukts und/oder der Schlacke bestimmen und mit einer gewünschten Soll-Beschaffenheit der Schlacke vergleichen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung, die Eigenschaften des Zusatzstoffes oder die thermische Behandlung einzustellen.
In der Reaktoranordnung werden die Zusatzstoffe mit dem eisenhaltigen Zwischenprodukt erhitzt und können sich somit vollständig mit der Schlacke vermischen bzw. verbinden. Es entsteht eine homogene Schlacke mit der gewünschten Beschaffenheit.
In Ausführungsbeispielen weist die Reaktoranordnung einen ersten Reaktor, bevorzugt den Einschmelzer, und einen zweiten Reaktor auf. Der erste Reaktor nimmt das eisenhaltige Zwischenprodukt auf und erhitzt dieses, um das Eisen und die Schlacke zu erhalten. Der zweite Reaktor nimmt die flüssige Schlacke auf und unterzieht dieser mittels der Steuereinheit einer Weiterbehandlung, um die gewünschte Beschaffenheit der Schlacke zu erhalten. Die Weiterbehandlung mittels der Steuereinheit wurde bereits umfassend beschrieben und umfasst das Hinzugeben des in seinen Eigenschaften eingestellten Zusatzstoffs. Ergänzend oder alternativ umfasst die Weiterbehandlung eine thermische Behandlung der Schlacke. In diesem Fall erfolgt das Einstellen der Schlacke auf die gewünschte Beschaffenheit erst nachdem das Eisen abgestochen worden ist, so dass der Prozess der Roheisenherstellung nicht verändert werden braucht.
In weiteren Ausführungsbeispielen weist die Reaktoranordnung, bevorzugt der erste Reaktor bzw. der Einschmelzer, eine Öffnung auf, um Rohmaterial, insbesondere Gichtstaub, in die Reaktoreinheit zu geben. Hierüber kann der in der Direktreduktionsanlage aufgewirbelte und aufgefangene Gichtstaub eingeleitet werden aber auch beliebige weitere, insbesondere flugfähige, Rohmaterialien. Diese Rohmaterialien müssen nicht zwangsläufig bei der Eisenherstellung anfallen, sondern es können auch (flugfähige) Rohmaterialien aus anderen Industrien, beispielsweise der Tonherstellung, hinzugegeben werden. Insbesondere kann das Rohmaterial vor dem Einleiten in die Reaktoranordnung aufbereitet, beispielsweise getrocknet und/oder granuliert, werden. Die Beschaffenheit der Schlacke wird dadurch verändert und nach dem Hinzugeben des Rohmaterials durch die Analyseeinheit analysiert. Der Vorteil der Hinzugabe von Gichtstaub liegt darin, dass in dem Gichtstaub ein nicht unerheblicher Teil Eisen (im kleinen einstelligen Prozentbereich) gebunden ist, der aktuell bei der Eisenherstellung verloren geht. Durch das Einleiten des Gichtstaubs in die Reaktoreinheit wird das darin enthaltene Eisen ebenfalls geschmolzen und geht somit nicht verloren.
Statt Gichtstaub kann generell auch ein beliebiges Rohmaterial in die Reaktoranordnung eingeleitet werden. Ist das Rohmaterial zu klein, kann dieses zur einfacheren Einleitung in die Reaktoranordnung granuliert werden. Die Granulation oder Pelletierung von Rohmaterial ist dann vorteilhaft, wenn es flugfähig ist. Als flugfähig wird ein Material angesehen, dessen Korngröße weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm oder weniger als 1,5 mm aufweist. Auch flugfähige Rohmaterialien sind in die Reaktoranordnung einleitbar, allerdings nur mittels eines Trägergases, das jedoch typischerweise nicht in der Reaktoranordnung erwünscht ist.
In anderen Worten besteht ein weiterer Vorteil des Verfahrens darin, auch feinkörnige Einsatzstoffe (Rohmaterial) im neuen Prozess zu verwenden. Beim derzeitig üblichen Prozess werden feinkörnige Einsatzstoffe durch den Gasstrom im Schüttgut mitgetragen und gelangen somit nicht in die Schmelze. Entsprechend geht dieser Staub für die Produktion verloren. Im hier vorgestellten Prozess kann er nunmehr z. B. unter Umgehung des Durchlaufens des oberen Teils des Prozesses direkt in den Schmelzofen eingebracht werden, ggf. gemischt mit anderen Stoffen und / oder bereits generell vorbehandelt, z. B. aber nicht ausschließlich mittels Wärme, Zerkleinerung oder Agglomeration. Die Auswahl solcher Stäube ist grundsätzlich lediglich dadurch beschränkt, dass sie die Qualität von Schmelze und / oder Schlacke nicht bis zur Unbrauchbarkeit verschlechtert. So können z.B. Stäube aus dem unmittelbaren Umfeld der Eisen- und Stahlherstellung sowie der Herstellung von mineralischen Baustoffen aus logistischen Gründen praktischerweise verwendet werden.
Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Menge des Zusatrstoffes so auszuwählen, dass die Schlacke eine Basizität von 1 bis 5.5, vorzugsweise von 1.13 bis 2, aufweist. Dies ist für die Erzeugung von mineralischen Baustoffen von Vorteil.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist der zweite Reaktor ausgebildet, die Schlacke zu verdüsen, um verdüste Schlacke zu erhalten, wobei die verdüste Schlacke eine Korngröße von 1 bis 100 µm, vorzugsweise 1 bis 40 µm, aufweist. Durch das Verdüsen wird eine schnelle Abkühlung der Schlacke ermöglicht, um beispielsweise zur Hüttensandherstellung die erforderliche glasige Erstarrung zu erhalten. Das Verdüsen kann in dem zweiten Reaktor als Teil der thermischen Behandlung erfolgen.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen, dass der zweite Reaktor einen mineralischen Baustoff, beispielsweise ein Bindemittel, erzeugt. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinheit als Zusatzstoff oder als Teil des Zusatzstoffs Zement in den zweiten Reaktor gibt, wobei der zweite Reaktor ausgebildet ist, die verdüste Schlacke und den Zement miteinander zu vermischen, wobei die verdüste Schlacke im Verhältnis 36:64 bis 95:5, vorzugsweise 60:40 bis 80:20, mit Zement gemischt wird, so dass der mineralische Baustoff entsteht, dessen 28-d Normfestigkeit mindestens 30 N/mm² beträgt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: zeigt eine Gegenüberstellung des klassischen Hochofens (Fig. 1a) gegenüber einem Ausführungsbeispiel des Schmelzofens (Fig. 1b) jeweils in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2: zeigt ein Ausführungsbeispiel des Schmelzofens aus Fig. 1b;
Fig. 3: zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schmelzofens aus Fig. 1b, das auch mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 kombiniert werden kann;
Fig. 4: zeigt eine schematische Darstellung eines Dreiecksdiagramms der wichtigsten Inhaltsstoffe der Schlacke für die Zementindustrie.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine Gegenüberstellung eines klassischen Hochofens 20a (Fig. 1a) gegenüber einem Schmelzofen 20b (Fig. 1b), der eine Direktreduktionsanlage 21a und eine Reaktoranordnung 21b, hier als Einschmelzer dargestellt, umfasst. Beide Anlagen weisen jeweils eine Materialzufuhr 22a, 22b auf, durch die u.a. das zu schmelzende Eisenoxid in den Hochofen gelangt. Im Falle des Hochofens kann hierüber auch das Koks hinzugegeben werden. Der Schmelzprozess wird in verschiedene Zonen aufgeteilt. Nach einer Vorheizzone 24a, 24b folgt eine Reduktionszone 26a, 26b in der der Hauptteil der Reduktion des Eisenoxids zu Eisen erfolgt. In der Aufkohlungszone 28a, 28b reichert sich ein Teil des Eisens mit Kohlenstoff an. Die bis hierhin beschriebenen Zonen befinden sich in der Direktreduktionsanlage 21a des Schmelzofens. In dem Hochofen unterhalb der Aufkohlungszone und im Schmelzofen in dem Einschmelzer befindet sich ferner die Schmelzzone, in der die Temperatur so hoch ist, sich das Eisen verflüssigt und sich von der ebenfalls flüssigen Schlacke trennt. Das flüssige Eisen und die flüssige Schlacke können durch Abstichlöcher 32a, 32b, 32b' entnommen werden.
Der Hochofen 20a weist ferner eine Zufuhr 34 für heiße Winde auf, während die Direktreduktionsanlage 21a eine Zufuhr 36a, 36b für ein Reduktionsgas, beispielsweise Wasserstoff oder Kohlenstoffmonoxid, aufweist. Der Einschmelzer 21b umfasst eine Hauptöffnung 38, durch die ein eisenhaltiges Zwischenprodukt 39 aus der Direktreduktionsanlage in den Einschmelzer 21b gelangt. Weiterhin umfasst der Einschmelzer 21b eine Öffnung 40, durch die ein Zusatzstoff in den Einschmelzer gegeben werden kann. Soll der Zusatzstoff verschiedener Stoffe enthalten, kann pro Stoff eine Öffnung vorgesehen sein. Alternativ können die Stoffe vorab zu dem Zusatzstoff vermischt werden und dann als gemischter Zusatzstoff durch eine Öffnung in den Einschmelzer gelangen. Weiterhin ist auf dem Boden des Einschmelzers ein See aus Schlacke 42 und Eisen 44 dargestellt. Die Öffnungen sind jedoch vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass der Einschmelzer 21b das Erhitzen unter Luftabschluss durchführt. D.h., die Direktreduktionsanlage kann fest mit dem Einschmelzer verbunden sein, damit das eisenhaltige Zwischenprodukt ohne Luftkontakt in den Einschmelzer gelangt.
Dadurch, dass der Einschmelzer ein von der Direktreduktionsanlage getrenntes Aggregat ist, ist es im Gegensatz zu dem Hochofen nun möglich, direkt im Einschmelzer vor der Entnahme der Schlacke eine Probe von der Schlacke bzw. dem eisenhaltigen Zwischenprodukt 39 zu entnehmen. Alternativ kann die Probe auch bereits aus der Direktreduktionsanlage entnommen werden. Die Probe kann in einer Analyseeinheit 43 auf ihre Beschaffenheit analysiert werden. Basierend auf dem Analyseergebnis ermittelt eine Steuereinheit 45 die Eigenschaft des Zusatzstoffs. Mittels Signalleitung 51a kann die Steuereinheit den Zusatzstoff erstellen und in die Reaktoranordnung, insbesondere den Einschmelzer, geben. Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinheit 45 auch mittels einer weiteren Signalleitung 51a eine Temperatur des Einschmelzers einstellen. So kann eine thermische Behandlung der Schmelze beispielsweise durch Abfahren einer vorgegebenen Temperaturkurve durchgeführt werden.
Der Schmelzofen 20b hat den Vorteil, beispielsweise im Gegensatz zu einer Direktreduktionsanlage in Kombination mit einem Lichtbogenofen, der unter oxidierender Atmosphäre arbeitet, dass der weitere Verarbeitungsprozess einer Eisenhütte, die dem Hochofen angeschlossen ist, auch für den Schmelzofen verwendbar ist. So kann das Eisen in einem Konverter zu Stahl gefrischt werden. Der flüssige Stahl kann in einem Pfannenofen entschwefelt und in seiner Güte eingestellt werden und anschließend mittels einer Stranggussanlage in Form gebracht werden.
Fig. 2 zeigt die Darstellung des Schmelzofens 20b aus Fig. 1b in einem Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel umfasst ergänzend eine Zufuhr 52 für Rohmaterial in den Einschmelzer. Die Zufuhr 52 kann als Rückführung 52a aus dem Direktreduktionsofen 21a ausgebildet sein, um das Rohmaterial aus dem Direktreduktionsofen in den Einschmelzer zu leiten. Wenn das Rohmaterial nicht direkt dazu geeignet ist, in den Einschmelzer eingebracht zu werden, ist es auch möglich, dieses vorab einer Nachbehandlung zu unterziehen. Durch das Einblasen des Reduktionsgases wird insbesondere Gichtstaub aufgewirbelt. Dieser kann aufgefangen und optional vorverarbeitet (z.B. zu Pellets verpresst oder gefiltert) und in den Einschmelzer geleitet werden. Ergänzend oder alternativ weist die Zufuhr eine externe Zufuhr 52b für Rohmaterial auf. Dort kann beispielsweise auf dem Gelände der Eisenhütte gesammelter Gichtstaub aber auch Rohmaterial aus anderen Industrien in den Einschmelzer eingebracht werden.
Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Schmelzofens 20b aus Fig. 1b. Hier ist die Reaktoranordnung 21b zweistufig aufgebaut. Ein erster Reaktor 54a, hier der Einschmelzer, der bereits in Fig. 1b und Fig. 2 gezeigt ist, wird ergänzt durch einen zweiten Reaktor 54b. Der zweite Reaktor 54b nimmt dann die flüssige Schlacke aus dem ersten Reaktor auf und kann in dem zweiten Reaktor 54b weiterverarbeitet werden. Dies ermöglicht es, die Schlacke mit größeren Freiheitsgrade weiterzuverarbeiten, da keine Rücksicht auf das flüssige Eisen genommen werden braucht.
Weiterhin ist es auch möglich, die Zufuhr für das Rohmaterial aus Fig. 2 mit der Aufteilung der Reaktoranordnung aus Fig. 3 zu kombinieren.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Dreiecksdiagramm, das nur skizzenhaft die Konzentrationen der Hauptanteile der Schlacke für die Zementindustrie darstellt. Auf dem unteren Schenkel ist der Anteil an CaO(Calciumoxid) und MgO (Magnesiumoxid) aufgetragen. Auf dem linken Schenkel ist der Anteil an SiO₂ (Siliziumoxid) aufgetragen. Auf dem rechten Schenkel der Anteil an Al₂O₃ (Aluminiumoxid) und Fe₂O₃ (Eisenoxid) aufgetragen. Die in dem Eisenoxid enthaltene Gangart 46 kann eine große Bandbreite an Stoffanteilen aufweisen. So kann beispielhaft der CaO+MgO Anteil zwischen ca. 10 % bis ca. 30 % variieren während der SiO₂ Anteil zwischen ca. 30 % und ca. 70 % variiert sowie der Al₂O₃ und Fe₂O₃ Anteil zwischen ca. 5 % und ca. 55 % variiert. Ziel ist es nun, zu analysieren, wie die tatsächliche Zusammensetzung der Gangart aussieht und welche Stoffe der Gangart hinzugefügt werden müssen, um eine definierte Schlacke zu erhalten. Beispielhaft sind Zusammensetzungen für Hüttensand 48 und Portlandzement 50 gezeigt. Das heißt, durch Beimischung eines Zusatzstoffs, der eine Mehrzahl von Stoffen in verschiedenen Konzentrationen umfassen kann, wird basierend auf der Gangart als Grundlage, eine homogene Schlacke erzeugt, die beispielsweise die Stoffzusammensetzung von Hüttensand oder Portlandzement aufweist. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass auch weitere physikalischen Eigenschaften der Schlacke wie z.B. Viskosität oder die Bildung einer ausreichenden Glasphase bei der Erstarrung erhalten bleiben.
Ein Vorteil des offenbarten Schmelzofens und des entsprechenden Verfahrens besteht darin, dass die bisherige Beschränkung der Schlackenzusammensetzung auf diejenige, die durch eine besonders niedrige Schmelztemperatur gekennzeichnet ist, entfällt. Es ist nunmehr möglich, den Schmelzofen grundsätzlich ohne Begrenzung seiner Freiheitsgrade zu betreiben, insbesondere, aber nicht beschränkt auf chemische, physikalische und mineralogische Beschaffenheit der Schlacke sowohl im zeitlich stationären als auch im zeitlichen Verlauf. Insoweit deuten die Pfeile in Fig. 4 an, dass ausgehend von der Gangart 46 eine beliebige Zusammensetzung der Schlacke erhalten werden kann.
Manche Aspekte sind im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Bezugszeichenliste:

20a: Hochofen
20b: Schmelzofen
21a: Direktreduktionsanlage
21b: Reaktoranordnung
22: Materialzufuhr
24: Vorheizzone
26: Reduktionszone
28: Aufkohlungszone
32: Abstichlöcher
34: Zufuhr für Winde
36: Zufuhr für Reaktionsgas
38: Hauptöffnung der Reaktoranordnung
39: eisenhaltiges Zwischenprodukt
40: Öffnung für die Zugabe des Zusatzstoffs
42: Schlacke
43: Analyseeinheit
44: Eisen
45: Steuereinheit
46: Gangart
48: Hüttensand
50: Portlandzement
51: Signalleitung der Steuereinheit
52: Zufuhr für Rohmaterial
54a: erster Reaktor
54b: zweiter Reaktor

Claims

Verfahren zum Erzeugen von Schlacke (42) in einer gewünschten Beschaffenheit bei der Roheisenherstellung mit folgenden Schritten:
a) Erhitzen von Eisenoxid in einer Direktreduktionsanlage (21a), so dass bei Vorliegen eines Reduktionsmittels das Eisenoxid mehrheitlich zu Eisen reduziert und ein eisenhaltiges Zwischenprodukt (39) entsteht;

b) Erhitzen des eisenhaltigen Zwischenprodukts (39) in einer Reaktoranordnung (21b, 54a), um Roheisen (44) und die Schlacke (42) zu erhalten, wobei die Reaktoranordnung einen Einschmelzer (21b, 54a) mit einer reduzierenden Atmosphäre aufweist, um eine Schlacke (42) mit einem Eisenanteil von weniger als 10 % zu erhalten, wobei der Einschmelzer (21b, 54a) ein elektrischer Ofen ist;

c) Analysieren des eisenhaltigen Zwischenprodukts (39) und/oder der Schlacke (42) mittels einer Analyseeinheit (43), die sich während des weiteren Erhitzens des eisenhaltigen Zwischenprodukts (39) abscheidet;

d1) Bestimmen einer Eigenschaft eines während des Erhitzens zu dem eisenhaltigen Zwischenprodukt (39) hinzuzugebenden Zusatzstoffes in Abhängigkeit von der Analyse, um die Zusammensetzung der Schlacke (42) zu verändern und Hinzugeben des Zusatzstoffes während des Erhitzens um die Schlacke (42) in der gewünschten Beschaffenheit zu erhalten, wobei eine Analyseeinheit (43) verwendet wird, die ausgebildet ist, bei der Analyse eine Ist-Zusammensetzung des eisenhaltigen Zwischenprodukts und/oder der Schlacke (42) in die Reaktoreinheit (21b, 54b) zu bestimmen und mit einer gewünschten Soll-Zusammensetzung der Schlacke (42) zu vergleichen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist-Zusammensetzung und Soll-Zusammensetzung, die Eigenschaften des Zusatzstoffes einzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Direktreduktionsanlage (21a) mit einer Zuführung für Wasserstoff als Reduktionsmittel aufweist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Direktreduktionsanlage (21a) ausgebildet ist, das Eisenoxid bis zu einer Temperatur zwischen 900°C und 1100°C zu erhitzen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine Steuereinheit (45) verwendet wird, die ausgebildet ist, als Eigenschaft des Zusatzstoffs eine Menge des Zusatzstoffs und eine Zusammensetzung des Zusatzstoffs zu bestimmen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine Steuereinheit (45) verwendet wird, die ausgebildet ist, bei der Soll-Beschaffenheit der Schlacke (42) eine beliebige Auswahl aus folgenden Merkmalen zu berücksichtigen, um die Ist-Beschaffenheit der Schlacke (42) zu verändern: einer gewünschten chemischen Zusammensetzung der granulierten Schlacke, einer gewünschten physikalischen Eigenschaft der granulierten Schlacke, einer mineralogischen Eigenschaften der granulierten Schlacke.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Einschmelzer (21b) eine Öffnung aufweist, um Rohmaterial (38) in den Einschmelzer (21b) zu geben; wobei eine Analyseeinheit (43) verwendet wird, die ausgebildet ist, die Schlacke (42) nach dem Hinzugeben des Rohmaterials zu analysieren.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine Steuereinheit (45) verwendet wird, die ausgebildet ist, die Menge des Zusatzstoffes so auszuwählen, dass die Schlacke (42) eine Basizität von 1 bis 5.5 aufweist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Reaktoranordnung (21b) einen ersten Reaktor (54a) aufweist, der ausgebildet ist, das eisenhaltige Zwischenprodukt (39) aufzunehmen und zu erhitzen, um das Eisen (44) und die Schlacke (42) zu erhalten und wobei die Reaktoranordnung (21b) einen zweiten Reaktor (54b) aufweist, der ausgebildet ist, die Schlacke (42) aus dem ersten Reaktor (54a) aufzunehmen; wobei eine Steuereinheit (45) verwendet wird, die ausgebildet ist, den Zusatzstoff in den zweiten Reaktor (54b) hinzuzugeben und/oder die thermische Behandlung der Schlacke (42) in dem zweiten Reaktor (54b) einzuleiten, um die Schlacke (42) mit der gewünschten Beschaffenheit zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der zweite Reaktor (54b) ausgebildet ist, die Schlacke zu verdüsen, um verdüste Schlacke zu erhalten, wobei die verdüste Schlacke eine Korngröße von 1 bis 100 µm aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der zweite Reaktor (54b) ausgebildet ist, einen mineralischen Baustoff, insbesondere ein Bindemittel; wobei die Steuereinheit (45) ausgebildet ist, als Teil des Zusatzstoffs Zement in den zweiten Reaktor (54b) zu geben; wobei der zweite Reaktor (54b) ausgebildet ist, die verdüste Schlacke und den Zement miteinander zu vermischen, wobei die verdüste Schlacke im Verhältnis 36:64 bis 95:5 mit Zement gemischt wird, so dass der mineralische Baustoff entsteht, dessen 28-d Normfestigkeit mindestens 30 N/mm² beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in b) eine Schlacke (42) mit einem Eisenanteil von weniger als 7 % erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in b) eine Schlacke (42) mit einem Eisenanteil von weniger als 4 % erhalten wird.