WO2009077425A1 - Verfahren zur baustoffherstellung aus stahlschlacke - Google Patents

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WO2009077425A1
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primary
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metallurgical slag
grinding stage
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Andreas Jungmann
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Cala Aufbereitungstechnik Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a process for the treatment of steel slag for the production of building materials, in which primary metallurgical slag produced in primary metallurgy is at least predominantly used
  • the present invention relates to a building material for the production of concrete products containing a first and at least one further building material, wherein the first building material from a primary metallurgy slag product and the further building material consists of a secondary metallurgical slag product, which according to are prepared according to the invention.
  • Steel slags are produced in the production of alloyed and unalloyed steels, which are generally produced in two stages by melting in the electric furnace operation (primary metallurgy) as well as in converter operation and the
  • Pfannenmetallurgie (secondary metallurgy) are produced.
  • the above-mentioned manufacturing processes are different slags due to the two-stage process.
  • cooling of the so-called primary metallurgical slag is carried out in buckets.
  • the casting of the stainless steel melt results in the formation of a so-called secondary or ladle metallurgical slag.
  • slags are generated, most of which break down finely.
  • the chemical composition of the slag species varies somewhat depending on the aggregates, but can be characterized essentially as follows:
  • the slag is usually slowly cooled in pails or poured into beds; furthermore, a careful spraying with water usually takes place, which serves for the final cooling as well as the dust precipitation.
  • the metal recovery methods used are dry processes, which are typically fracturing, screening, magnetic separation and hand-picking. Recently, efforts have been made to use sensor sorting techniques, which may be termed automated picking. These recognize, for example, by means of inductive sensors metals and eject them by means of compressed air. Wet processes through a combination of selective comminution in crushers and rod and ball mills release the metal content, which can not be crushed due to its ductility. These shares are then recovered by classification. This procedure sometimes combines a multi-stage density separation as well as the use of wet magnetic separators.
  • the invention is based on the object of proposing a method which makes the use of steel slag, in particular stainless steel slag, appear attractive as a building material on an industrial scale.
  • two slag components are combined, of which at least one slag component is hydraulically active, that is to say that it is comparable with cement in its setting action.
  • a second portion of slag can be ground dry or with the addition of water, ie in a wet process, preferably for producing a fine grain, ie ⁇ 0.2 mm.
  • the method is particularly advantageous executable when the primary metallurgical slag and the secondary metallurgical slag of the same Derived from melt, so the process in the immediate continuation of a kiln line in the processes of a steel plant can be integrated.
  • the proportion of the primary metallurgy slag fed to the dry grinding stage is formed from an upper volume fraction of a slag volume arranged in a slag container for receiving the primary metallurgical slag and the volume fraction of the primary metallurgical slag supplied to the second grinding stage from a lower volume fraction of the slag volume.
  • a smaller proportion of the primary metallurgical slag removed from the lower volume fraction can preferably be combined with the secondary metallurgical slag without prior granulation and fed therewith to the second grinding stage.
  • the granulation of the primary metallurgy slag fraction takes place with supply of cooling gas, the granulation can be significantly accelerated.
  • the properties of the granules can be influenced.
  • additives such as sand
  • substances which influence the viscosity of the slag it can be achieved, for example, that existing residual metal fractions deposit more easily or more quickly at the bottom of the slag vessel.
  • two slag components are combined, of which a slag component is hydraulically active, ie cementable in its setting effect, and a second slag component dry or with the addition of water, ie in a wet process of comminution preferably for producing a fine grain, ie ⁇ about 0.2 mm, is treated.
  • the second grinding carried out dry it is possible to dispense with an optionally previously carried out granulation.
  • a method for producing the hydraulically active slag component is a cooling of the first formed as a primary metallurgical slag slag portion for producing a granulate and subsequent comminution of the granules for producing a hydraulically active grain mass in a dry process carried out, is comminuted for crushing the slag content preferably in a grinding process, This means that this first slag fraction serves as a quasi-cement substitute.
  • cooling gas when the cooling gas is air, a particularly fine granulation can be achieved by a corresponding oversupply of oxygen.
  • the building material according to the invention for the production of concrete products has the features of claim 1 1.
  • the building material contains a first and at least one further component of building material, wherein the first component of building material consists of a primary metallurgical slag product and the further component of building material consists of a secondary metallurgical slag product produced according to a method according to one of claims 1 to 10 are.
  • the building material must have no or only a very small proportion of cement in order to be used for the production of concrete products, when the primary metallurgical slag product and the secondary metallurgical slag product in a ratio between 1: 1, 5 and 1: 4 are present.
  • the building material prefferably has the primary metallurgical slag product and the secondary metallurgical slag product in a ratio of between 1: 1, 8 and 1: 2.4.
  • the building material according to the invention can be used in an embodiment particularly advantageous for the production of ready-mixed concrete.
  • a use of the building material for the production of concrete components, in particular prefabricated components proves to be advantageous.
  • the use of the building material according to the invention for the production of concrete blocks is advantageous, in which case the use for the production of paving stones is particularly noteworthy, since here due to the building material according to the invention usually contained in conventional paving stones shares of binders and fillers, especially on fly ash and cement, can be significantly reduced or almost replaced, whereby the manufacturing cost of paving stones can be reduced accordingly in the result.
  • a building material composition has proven to be particularly advantageous for such a paving stone proven in which the fly ash fraction to 100% and the usually existing cement content to about 2/3 are replaced by the use of the building material according to the invention.
  • the slag of the secondary metallurgy is usually referred to as it "post-shreds" in the further course of deposition due to the chemical reactions in the strongly basic product.
  • the ratio of the two slag proportions is in the first approximation and with certain deviations 50:50 ,
  • the primary metallurgical slag can now be glazed by sudden cooling and does not tend to decay.
  • a composition is given that promises hydraulicity.
  • the primary metallurgical slag is tipped out of the pails in 2 phases:
  • the secondary metallurgical slag is conventionally cooled. This results in a bulk split of about 30-35% vitrified primary slag and 65-70% conventionally cooled secondary dross.
  • the glazed portion is fed to a dry grinding; the conventionally cooled slag enters the wet grinding process.
  • a hydraulically active product is produced, which serves as a cement substitute (Blaine values> 3000 cnrVg), in order to bind the wet-finely shredded residual slags in the concrete technical processing.
  • environmentally relevant pollutants are safely integrated with significantly reduced addition of regular cement. This leads to a considerable cost savings.
  • the technical concrete utilization is, for example, the production of artificial aggregate or the production of sand-rich concretes. A replacement of up to 75% of the usual regular binder is possible.
  • the further processing of the primary metallurgical slag and the secondary metallurgical slag can take place as illustrated by way of example with reference to the drawing figure, wherein 1/3 of the slag (primary metallurgical slag) is subjected to dry grinding and 2/3 the slag (namely the secondary metallurgical slag) is wet milled with the high content of ultrafine grain.
  • 1/3 of the slag primary metallurgical slag
  • 2/3 the slag namely the secondary metallurgical slag
  • the metal recycling processes used in wet processing are the known systems; In the dry processing, a density separation process in a fluidized fluidized bed, possibly in combination with a high-pressure dry separation, can be used in the circulation with the screening process for cement flour separation. If the second grinding is also dry grinding, metal recovery processes in a fluidized fluidized bed in conjunction with magnetic separation can also be used.
  • Fractions above 8 and below 1, 5 mm are not or only to a limited extent fed to the processing by the dry grinding.
  • the slag not supplied to the glazing enter the wet grinding or the second dry grinding.
  • the illustrated method for the treatment and utilization of stainless steel slag by the inventive combination of first dry and second dry or wet treatment of the slag allows the production of a hydraulically active product based on the dry-processed stainless steel slag content and also due to the dry processing a Increasing the output of metal from the slag allows.
  • the essential steps of the process for producing a building material based on a steel slag are:

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Stahlschlacke für die Baustoffherstellung, bei dem in der Primärmetallurgie entstandene Primärmetallurgie-Schlacke zumindest zu einem überwiegenden Anteil granuliert und in einer Trockenmahlungsstufe trocken vermählen wird, in der Sekundärmetallurgie entstandene Sekundärmetallurgie-Schlacke in einer zweiten Mahlungsstufe vermählen wird, und die derart hergestellten Primärmetallurgie-Schlacke- und Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkte nach jeweils erfolgter Metallabtrennung einem Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten zugeschlagen werden sowie einen nach dem Verfahren hergestellten Baustoff. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Baustoffherstellung auf Basis von Stahlschlacke, insbesondere Edelstahlschlacke, werden zwei Schlackeanteile zusammengeführt, von denen zumindest ein Schlackeanteil (Primärmetallurgie-Schlacke) hydraulisch aktiv ist.

Description

VERFAHREN ZUR BAUSTOFFHERSTELLUNG AUS STAHLSCHLACKE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Stahlschlacke für die Baustoffherstellung, bei dem in der Primärmetallurgie entstande- ne Primärmetallurgie-Schlacke zu zumindest einem überwiegenden
Anteil granuliert und in einer Trockenmahlungsstufe trocken vermählen wird, in der Sekundärmetallurgie entstandene Sekundärmetallurgie- Schlacke in einer zweiten Mahlungsstufe vermählen wird und die derart hergestellten Primärmetallurgie-Schlacke- und Sekundärmetallurgie- Schlacke- Produkte nach jeweils erfolgter Metallabtrennung einem
Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten zugeschlagen werden. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten enthaltend einen ersten und zumindest einen weiteren Baustoffanteil, wobei der erste Baustoffanteil aus einem Pri- märmetallurgie-Schlacke-Produkt und der weitere Baustoffanteil aus einem Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt besteht, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
Stahlschlacken entstehen bei der Herstellung von legierten und unlegierten Stählen, die in der Regel zweistufig durch Schmelzen im Elektro- ofenbetrieb (Primärmetallurgie) sowie im Konverterbetrieb und der
Pfannenmetallurgie (Sekundärmetallurgie) hergestellt werden. Bei dem vorgenannten Herstellungsverfahren fallen aufgrund des zweistufig durchgeführten Verfahrens unterschiedliche Schlacken an. Nach dem Abtrennen aus dem metallurgischen Prozess erfolgt ein Abkühlen der so genannten Primärmetallurgieschlacke in Kübeln. Infolge der weiteren gießtechnischen Verarbeitung der im Elektroofen- und Konverterbetrieb erzeugten Edelstahlschmelze erfolgt beim Verguss der Edelstahlschmelze die Bildung einer so genannten Sekundär- oder Pfannenmetallurgie- Schlacke. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung fallen dabei Schlacken an, die zum großen Teil fein zerfallen.
Die chemische Zusammensetzung der Schlackearten schwankt dabei in Abhängigkeit der Zuschlagstoffe in gewissem Rahmen, lässt sich jedoch im Wesentlichen wie folgt charakterisieren:
Figure imgf000003_0001
Vergleich von Hüttensand(HS), Linz-Donawitz-Verfahren (LD), Elekto- fen (EAF) und Konverter (AOD)/Pfannenmetallurgie-Schlacke:
H. -Bestandteil HS LD EAF AOD/Pfanne
SiO2 35 ,6 14,5 22, 1 19,0
Al2O3 1 1 ,8 2,5 4,3 10,8
CaO 40,2 49,5 47, 1 50,3 MgO 9,5 2,5 6,8 7,8
Fe2O3 0,8 23 ,5 4,8 6,4
CaO/SiO2 1 , 13 3 ,4 2, 13 2,65 (Basizität)
CaO+MgO/SiO2 1 ,4 3 ,6 2,44 3 ,02 (erweiterte Basizität)
Es gilt in erster Annäherung: Je höher die Basizität, desto größer die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Verwertung Raumbeständigkeit nicht erreicht wird.
Unterschiede sind vor allem in der Zusammensetzung der primär- und sekundärmetallurgischen Schlacke zu finden; die Zusammensetzung der sekundärmetallurgischen Schlacke schwankt in ihrer Zusammensetzung stärker als alle anderen Sorten.
Zurzeit erfolgt eine Verwertung der Schlacke überwiegend als Deponiebaustoff oder im Wegebau.
Ein Großteil der Mengen wird nach der Rückgewinnung der Metallinhalte deponiert.
Die Schlacke wird nach dem Abtrennen aus dem metallurgischen Prozess in der Regel langsam in Kübeln abgekühlt oder in Beete gegossen; ferner erfolgt in der Regel eine vorsichtige Besprühung mit Wasser, was der finalen Kühlung sowie dem Staubniederschlag dient.
Als Metallrückgewinnungsverfahren werden trockene Verfahren angewendet, die in der Regel Brechen, Sieben, Magnetscheidung und Handleseverfahren sind. In letzter Zeit bemüht man sich um den Einsatz von Sensorsortiertechniken, die als automatisiertes Klauben bezeichnet werden können. Diese erkennen beispielsweise mittels induktiver Sensoren Metalle und schleusen sie mittels Druckluft aus. Nassverfahren durch eine Kombination von selektiver Zerkleinerung in Brechern und Stab- und Kugelmühlen legen den Metallinhalt frei, der sich aufgrund seiner Duktilität nicht zerkleinern lässt. Diese Anteile werden anschließend durch Klassierung zurück gewonnen. Mit diesem Verfahren sind zuweilen eine mehrstufige Dichtetrennung sowie auch der Einsatz von Nassmagnetscheidern kombiniert.
Bei der optimalen Gestaltung der Nassverfahren ist es möglich, Rückgewinnungsraten der Metallinhalte von weit über 90 % für die Korngröße > 0,063 mm zu erzielen. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass ein Schlacke- produkt entsteht, welches zu nahezu 100 % unter 0,2 mm mit Anteilen von > 80 % unter 0,063 mm entsteht. Ein solches Produkt wird aktuell in Europa vor allem aufgrund der verbliebenen und eluierbaren Schwermetallinhalte regelmäßig deponiert. Versuche, die Metallinhalte möglichst frühzeitig aus gröberen Körnungen zurück zu gewinnen, um höhere Anteile an stückigem Gut zu produzieren, führen zu erheblichen Verlusten an Metall. Nichtsdestoweniger hat sich gezeigt, dass auf diese Weise jedoch ein stückiger Zuschlagstoff hergestellt werden kann, der bei entsprechender Vor- und Nachbehandlung bautechnisch und auch unter umwelttechnischen Gesichtspunkten im Straßenbau hydraulisch gebunden Verwendung finden kann. Kritisch sind jedoch zuweilen dabei enthaltene Anteile an CaO und vor allem MgO, die bekanntlich die Raumbeständigkeit beeinträchtigen. Es ist unbestritten, dass das Risiko dieser Beeinträchtigung mit zunehmender Korngröße größer wird, da gerade in den gröberen Körnungen die Reaktionen durch die Oxide der Alkalien - vor allen MgO - erheblich zeitverzögert auftreten. Je feiner das Produkt ist, desto weniger zeitverzögert tritt diese Reaktion auf.
Darüber hinaus ist es bislang zur hydraulischen Bindung des aus dem Nassverfahren gewonnen Zuschlagstoffs notwendig, dem Zuschlagstoff große Mengen von Zement als hydraulisch aktiven Bestandteil zuzumi- sehen. Die damit verbundenen Kosten sind beträchtlich, so dass eine Verwendung des Zement/Schlacke-Gemischs als Baustoff bislang keine tatsächlich große Verbreitung gefunden hat.
Es ist möglich, Schlacken aus der Roheisenerzeugung im Hochofen durch Granulationsverfahren zu verglasen. Die dabei entstehenden „Hüttensan- de" verfügen gemahlen über hydraulische Eigenschaften und werden daher auch in der Herstellung von Hochofenzementen eingesetzt. Deren Verwendung ist mittlerweile weltweit akzeptiert und zertifiziert. Selbstverständlich ist die Hydraulizität ausschließlich dann gegeben, wenn die Sande trocken vermählen werden.
Ferner ist bekannt, dass auch LD-Schlacken versuchsweise granuliert wurden. Hier ist zu erwähnen, dass dies im Trocken-Verfahren erfolgte.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Verwendung von Stahlschlacke, insbesondere Edelstahlschlacke, als Baustoff auch in großtechnischem Maßstab interessant erscheinen lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen Baustoff mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Baustoffherstellung auf Basis von Stahlschlacke werden zwei Schlackeanteile zusammengeführt, von denen zumindest ein Schlackeanteil hydraulisch aktiv ist, also in seiner abbindenden Wirkung mit Zement vergleichbar ist. Ein zweiter Schlackeanteil kann trocken oder unter Zugabe von Wasser, also in einem Nassverfahren, vorzugsweise zur Erzeugung eines Feinkorns, also < 0,2 mm, vermählen werden.
Hinsichtlich einer industriellen Nutzung in großtechnischem Maßstab ist das Verfahren besonders vorteilhaft ausführbar, wenn die Primärmetallurgie-Schlacke und die Sekundärmetallurgie-Schlacke derselben Schmelze entstammen, also das Verfahren in unmittelbarer Fortsetzung einer Ofenlinie in die Abläufe eines Stahlwerks integrierbar ist.
Vorzugsweise ist der der Trockenmahlungsstufe zugeführte Anteil der Primärmetallurgie-Schlacke aus einem oberen Volumenanteil eines in einem Schlackebehälter zur Aufnahme der Primärmetallurgie-Schlacke angeordneten Schlackevolumens und der der zweiten Mahlungsstufe zugeführte Volumenanteil der Primärmetallurgie-Schlacke aus einem unteren Volumenanteil des Schlackevolumens gebildet. Hierdurch ist sichergestellt, dass aufgrund einer im Schlackebehälter erfolgenden Schwerkraftabscheidung von Metallanteilen der der Trockenmahlungsstufe zugeführte Primärmetallurgie-Schlackenanteil vergleichsweise wenig Metallanteile aufweist.
Ein dem unteren Volumenanteil entnommener kleinerer Anteil der Primärmetallurgie-Schlacke kann vorzugsweise ohne vorherige Granulie- rung mit der Sekundärmetallurgie-Schlacke zusammengeführt und mit dieser der zweiten Mahlungsstufe zugeführt werden.
Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn 51 bis 80 % der Primärmetallurgie-Schlacke der Trockenmahlungsstufe und der verbleibende Rest zum überwiegenden Anteil der zweiten Mahlungsstufe zugeführt werden.
Wenn die Granulation des Primärmetallurgie-Schlackeanteils unter Zuführung von Kühlgas erfolgt, kann die Granulation wesentlich beschleunigt werden.
Durch die Zugabe von Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Sand, können die Eigenschaften des Granulats beeinflusst werden. Durch die Zugabe von die Viskosität der Schlacke beeinflussenden Stoffen, kann beispielsweise erreicht werden, dass vorhandene Restmetallanteile sich leichter bzw. schneller am Boden des Schlackegefäßes ablagern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Baustoffherstellung auf Basis von Stahlschlacke, werden zwei Schlackeanteile zusammengeführt, von denen ein Schlackeanteil hydraulisch aktiv ist, also in seiner abbindenden Wirkung Zement vergleichbar ist, und ein zweiter Schlackeanteil trocken oder unter Zugabe von Wasser, also in einem Nassverfahren einer Zerkleinerung vorzugsweise zur Erzeugung eines Feinkorns, also < ca. 0,2 mm, behandelt wird. Im Fall der trocken ausgeführten zweiten Mahlung kann auf eine gegebenenfalls vorhergehend ausgeführte Granulation verzichtet werden.
Demgemäß kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Erzeugung der hydraulisch aktiven Schlackekomponente eine Abkühlung des ersten, als Primärmetallurgieschlacke ausgebildeten Schlackeanteils zur Erzeugung eines Granulats und eine nachfolgende Zerkleinerung des Granulats zur Erzeugung einer hydraulisch aktiven Kornmasse in einem Trockenverfahren erfolgen, bei dem zur Zerkleinerung der Schlackeanteil bevorzugt in einem Mahlverfahren zerkleinert wird, so dass so genannte „Blainewerte" > 3000 cnrVg, erreicht werden. Damit dient dieser erste Schlackeanteil quasi als Zementersatz. Zur Ausbildung des zweiten Schlackeanteils wird bevorzugt Sekundärmetal- lurgieschlacke verwand, die trocken oder auch in einem Nassverfahren zerkleinert wird.
Insbesondere wenn es sich bei dem Kühlgas um Luft handelt, kann durch ein entsprechendes Sauerstoffüberangebot eine besonders feine Granulierung erreicht werden.
Insbesondere, wenn es sich bei der Schlacke nicht um Schlacke einer Edelstahlschmelze handelt, kann ein Sanddefizit in der Schmelze bzw. der Schlacke vorliegen, so dass es gegebenenfalls vorteilhaft sein kann, einen granulierbaren Zuschlagstoff, insbesondere Sand, der Schmelze bzw. dem für die Granulation vorgesehenen Primärschlackeanteil zuzu- dosieren. Der erfindungsgemäße Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten weist die Merkmale des Anspruchs 1 1 auf.
Erfindungsgemäß enthält der Baustoff einen ersten und zumindest einen weiteren Baustoffanteil, wobei der erste Baustoffanteil aus einem Pri- märmetallurgie-Schlacke-Produkt und der weitere Baustoffanteil aus einem Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt besteht, die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt sind.
Besonders vorteilhaft für den erwünschten Effekt, dass der Baustoff keinen oder nur einen sehr geringen Zementanteil aufweisen muss, um zur Herstellung von Betonprodukten verwendet werden zu können, ist, wenn das Primärmetallurgie-Schlacke-Produkt und das Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt in einem Verhältnis zwischen 1 : 1 ,5 und 1 : 4 vorliegen.
Besonders zu bevorzugen ist es, wenn der Baustoff das Primärmetallur- gie-Schlacke-Produkt und das Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt in einem Verhältnis zwischen 1 : 1 ,8 und 1 : 2,4 aufweist.
Der erfindungsgemäße Baustoff kann in einer Ausführungsform besonders vorteilhaft zur Herstellung von Transportbeton verwendet werden. Darüber hinaus erweist sich auch eine Verwendung des Baustoffs zur Herstellung von Betonbauteilen, insbesondere Fertigbauteilen, als vorteilhaft. Insbesondere im Straßen- und Wegebau ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Baustoffs zur Herstellung von Betonformsteinen vorteilhaft, wobei hier insbesondere die Verwendung zur Herstellung von Pflastersteinen hervorzuheben ist, da hier aufgrund des erfindungsgemä- ßen Baustoffs die üblicherweise in konventionellen Pflastersteinen enthaltenen Anteile an Bindern und Füllern, insbesondere an Flugasche und Zement, erheblich reduziert oder nahezu ersetzt werden können, wodurch die Herstellungskosten von Pflastersteinen im Ergebnis entsprechend reduziert werden können. Hierbei hat sich für einen derartigen Pflasterstein eine Baustoffzusammensetzung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der der Flugascheanteil zu 100 % und der üblicherweise vorhandene Zementanteil zu etwa 2/3 durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Baustoffs ersetzt sind.
Grundsätzlich ist es auch möglich, zur Ausbildung der hydraulisch aktiven Komponente Sekundärmetallurgie-Schlacke zu verwenden und zur Ausbildung der „nassen" Komponente die Primärmetallurgie- Schlacke zu verwenden. Jedoch erweist sich die umgekehrte Komponentenwahl als besonders vorteilhaft, da die Sekundärmetallurgie-Schlacke regelmäßig größere alkalische Anteile als die Primärmetallurgie- Schlacke aufweist und so durch die Behandlung der Sekundärmetallurgie-Schlacke im Nassverfahren für eine erhöhte Raumbeständigkeit des Korns mit den darin enthaltenden Anteilen an CaO und MgO zu sorgen.
Obgleich der Chemismus der Stahlschlacken und des Hüttensandes voneinander abweichen ist es dennoch technisch möglich, durch geeigne- te Abkühlverfahren für Edelstahlschlacken, ein weitgehend/zum Teil glasiges Produkt zu erzeugen. Ein solches Produkt entwickelt - genauso wie der Hüttenzement - im trocken gemahlenen Zustand hydraulische/bindende Eigenschaften.
Schlacke aus dem herkömmlichen Prozess der Schlackeabkühlung weist im Mittel in etwa folgende Kornverteilungen auf:
mm Primärmetallurgieschlacke Sekundärmetallurgieschlacke
+20 50 - 65 % 8 - 15%
2 - 20 10 - 15 % 10 - 15 %
0, 1 - 2 5 - 10 % 20 - 25 %
-0, 1 15 - 20 % 55 - 65% Als so genannte Zerfallsschlacke wird in der Regel die Schlacke der Sekundärmetallurgie bezeichnet, da diese im weiteren Verlauf der Ablagerung aufgrund der chemischen Reaktionen im stark basischen Produkt „nachzerkleinert". Das Verhältnis der beiden Schlackeanteile ist in der ersten Näherung und mit gewissen Abweichungen 50 : 50.
Die Primärmetallurgie-Schlacke kann nun durch schlagartige Abkühlung verglast werden und neigt nicht zum Zerfall. Darüber hinaus ist eine Zusammensetzung gegeben, die eine Hydraulizität erwarten lässt.
Bei einer schlagartigen Abkühlung bei gleichzeitigem Überangebot an Sauerstoff oxidieren sämtliche Bestandteile der Schlacke und liegen im Granulationsprodukt fein verteilt vor. Man kann also die Granulation entweder unter Verzicht auf Sauerstoff durchführen - wirtschaftlich und technisch eher unrealistisch - oder aber die Primärmetallurgie-Schlacke wie folgt behandeln:
Die Primärmetallurgie-Schlacke wird in 2 Phasen aus den Kübeln gekippt:
1 . ... eine Menge von ca. 70 %, da sich die Metallfraktion im unteren Bereich der Kübel angereichert hat. Dieser Schlackeanteil wird unter Luftzugabe gekippt und dadurch granuliert, da dieser Anteil praktisch metallfrei ist.
2. ... eine Menge von ca. 30 %, die konventionell gekippt wird, wodurch die metallische Fraktion erhalten bleibt.
Die Sekundärmetallurgie-Schlacke wird herkömmlich abgekühlt. Daraus ergibt sich über alles ein Mengensplitt von etwa 30 - 35 % verglaster Primärschlacke und 65 - 70 % konventionell abgekühlter Sekun- där-Schlacke.
Der verglaste Anteil wird einer Trockenmahlung zugeführt; die konventionell abgekühlte Schlacke gelangt in die Nassvermahlung. Aus der trocken vermahlenen Schlacke wird ein hydraulisch aktives Produkt hergestellt, das als Zementersatz dient (Blainewerte >3000 cnrVg), um die nass fein zerkleinerten restlichen Schlacken in der betontechnischen Verarbeitung zu binden. Dadurch werden umweltrelevante Schadstoffe bei erheblich reduzierter Zugabe an regulärem Zement sicher eingebunden. Dies führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung. Die betontechnische Verwertung ist dabei zum Beispiel die Herstellung von künstlichem Zuschlagstoff oder aber die Herstellung von sandreichen Betonen. Ein Ersatz von bis zu 75 % der üblicherweise eingesetzten regulären Bindemittel ist dabei möglich.
Ausgehend von der vorstehend angegebenen beispielhaften Mengenverteilung kann die weitere Verarbeitung der Primärmetallurgi-Schlacke und der Sekundärmetallurgie-Schlacke so erfolgen, wie beispielhaft anhand der Zeichnungsfigur dargestellt, wobei 1/3 der Schlacke (Primärmetal- lurgie-Schlacke) in die Trockenmahlung und 2/3 der Schlacke (nämlich die Sekundärmetallurgie-Schlacke) mit dem hohen Anteil an Feinstkorn nass vermählen wird. Dabei werden in der Zeichnungsfigur mit SECS die Sekundärmetallurgische Schlacke (aus dem Konverterbetrieb und dem Pfannenofen), mit GEAFS die trocken gemahlene Elektroofenschlacke und mit SFA die Steinkohlenflugasche bezeichnet. Als Metallrückgewinnungsverfahren dienen in der Nassaufbereitung die bekannten Systeme; in der Trockenaufbereitung kann im Kreislauf mit dem Sichtungsverfahren zur Zementmehlabtrennung ein Dichtetrennverfahren in einer fluidi- sierten Wirbelschicht eventuell in Kombination mit einer Starkfeldtro- ckenmagnetscheidung eingesetzt werden. Sollte es sich bei der zweiten Mahlung auch um eine Trockenmahlung handeln, so sind auch Metallrückgewinnungsverfahren in fluidisierter Wirbelschicht in Verbindung mit einer Magnetabscheidung einsetzbar.
Das gesamte Verfahren stellt sich danach wie folgt dar:
Die Schlacken - egal wie sie abgekühlt wurden - stehen aufgrund der regelmäßigen Umgebungsbedingungen feucht zur Weiterverarbeitung an. Aus den verglasten Schlacken wird durch eine einfache Nassabsiebung der Anteil, der verglast ist, herausgesiebt. Durch die Verglasung wird eine Fraktion selektiv gewonnen, die im Mittelkornbereich, also zwischen 1 ,5 und 8 mm liegt. (Fraktionsgrenzen sind beispielhaft gewählt !)
Fraktionen über 8 und unter 1 ,5 mm werden nicht oder nur in geringem Umfang der Verarbeitung durch die Trockenmahlung zugeführt.
Die nicht der Verglasung zugeführten Schlacken gelangen in die Nassmahlung bzw. die zweite Trockenvermahlung.
Als Produkte der zwei parallelen Anlagen entstehen dabei:
• Metall aus der Nassmahlung oder zweiter Trockenvermahlung >90 % Metallinhalt
• Metall aus der Trockenmahlung, >90 % Metallinhalt
• Entwässerte Schlacke 0 - 0,2 mm aus der Nassmahlung
• Zementmehl aus der Trockenmahlung, >3000 cnrVg
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das dargestellte Verfahren zur Aufbereitung und Verwertung von Edelstahlschlacke durch die erfindungsgemäße Kombination von erster trockener und zweiter trockener oder nasser Aufbereitung der Schlacke einerseits die Herstellung eines hydraulisch aktiven Produkts auf Basis des trocken aufbereiteten Edelstahlschlackeanteil ermöglicht und ebenfalls infolge der Trockenaufbereitung eine Erhöhung der Ausbringung an Metall aus der Schlacke ermöglicht. Dabei sind die Wesentlichen Schritte des Verfahrens zur Herstellung eines Baustoffs basierend auf einer Stahlschlacke:
• trockene Granulation einer Menge von ca. 30 - 35 % der Schlacke,
• trockene Aufbereitung der trockenen granulierten Schlacke (30 - 35 %),
• zweite trockene oder nasse Aufbereitung der 65 - 70 % der Schlackenfraktion und hydraulische Verwertung der feingemahlenen Schlacken auf der Basis der Herstellung von sandreichen Betonen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Aufbereitung von Stahlschlacke für die Baustoffherstellung, bei dem in der Primärmetallurgie entstandene Primärmetal- lurgie-Schlacke zumindest zu einem überwiegenden Anteil granuliert und in einer Trockenmahlungsstufe trocken vermählen wird, in der Sekundärmetallurgie entstandene Sekundärmetallurgie-Schlacke in einer zweiten Mahlungsstufe vermählen wird, und die derart hergestellten Primärmetallurgie-Schlacke- und Sekundärmetallurgie- Schlacke-Produkte nach jeweils erfolgter Metallabtrennung einem
Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten zugeschlagen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mahlungsstufe als Trockenmahlungsstufe ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mahlungsstufe als Nassmahlungsstufe ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärmetallurgie-Schlacke und die Sekundärmetallurgie- Schlacke derselben Schmelze entstammen.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Trockenmahlungsstufe zugeführte Anteil der Primärmetallurgie-Schlacke aus einem oberen Volumenanteil eines in einem Schlackebehälters zur Aufnahme der Primärmetallurgie-Schlacke enthaltenen Schlackevolumens und der der zweiten Mahlungsstufe zugeführte Volumenanteil der Primärmetallurgie-Schlacke aus einem unteren Volumenanteil des Schlackevolumens gebildet ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinerer Anteil der Primärmetallurgie-Schlacke ohne vorherige Granulierung mit der Sekundärmetallurgieschlacke zusammengeführt und mit dieser der zweiten Mahlungsstufe zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5 1 bis 80 % der Primärmetallurgie-Schlacke der Trockenmahlungsstufe und der verbleibende Rest zum überwiegenden Anteil der zweiten Mahlungsstufe zugeführt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulation des Primärmetallurgie-Schlacke-Anteils unter
Zuführung von Kühlgas, vorzugsweise Luft erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze bzw. dem Primärmetallurgie-Schlacke-Anteil vor der Granulation ein granulierbarer Zuschlagstoff, vorzugsweise Sand, zugeschlagen wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelze bzw. dem Primärmetallurgie-Schlacke-Anteil vor einem Abgießen der Schlacke Zuschlagstoffe zur Beeinflussung der Viskosität der Schlacke zugegeben werden
1 1 . Baustoff zur Herstellung von Betonprodukten enthaltend einen ersten und zumindest einen weiteren Baustoffanteil, wobei der erste Baustoffanteil aus einem Primärmetallurgie-Schlacke-Produkt und der weitere Baustoffanteil aus einem Sekundärmetallurgie-Schlacke- Produkt besteht, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 10 hergestellt sind.
12. Baustoff nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff das Primärmetallurgie-Schlacke-Produkt und das Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt in einem Verhältnis von
1 : 1 ,5 bis 1 : 4 aufweist.
13. Baustoff nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff das Primärmetallurgie-Schlacke-Produkt und das Sekundärmetallurgie-Schlacke-Produkt in einem Verhältnis von
1 : 1 ,8 bis 1 : 2,4 aufweist.
14. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 gekennzeichnet durch die Verwendung zur Herstellung von Transportbeton.
15. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 gekennzeichnet durch die Verwendung zur Herstellung von Betonbauteilen.
16. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 gekennzeichnet durch die Verwendung zur Herstellung von Betonformsteinen.
17. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 gekennzeichnet durch die Verwendung zur Herstellung von Pflastersteinen.
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