Schlacke ist ein Neben- oder Abfallprodukt aus der Stahlerzeugung. Dabei ist die Beschaffenheit der Schlacke dem vulkanischem Gestein wie beispielswiese Basalt und Granit sehr ähnlich. Schlacke wird in der Industrie an vielen Stellen verwendet. Zum Einsatzgebiet der Schlacke zählen vorwiegend die Zement- und Bauindustrie und der Straßenbau. In der Verhüttung entfaltet die Schlacke eine Schutzfunktion für das frisch gewonnene Roheisen: sie schützt es vor Oxidation. Doch darüber später mehr.
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Schlacke: Definition
Die Schlacke ist ein Gemisch aus Stoffen oder auch ein sogenanntes pyroklastisches Fragment. Pyroklastisch stammt von den altgriechischen Begriffen πῦρ pyr (zu Deutsch: „Feuer“) und κλαστός klastós (zu Deutsch „zerbrochen“) ab. Schlacke ist ein Schmelzrückstand und erscheint glasig bis kristallin. Die Farbe der Schlacke ist leicht rötlich, großenteils grau bis schwarz.
Der Begriff „Schlacke“ hat sich in den Anfängen der Erzverhüttung entwickelt. Er rührt vom Entstehen der Schlacke her. Zu jener Zeit wurden bei der Metallgewinnung die metallfreien Rückstände vom gewonnenen Metall durch „Schlagen“ entfernt. Aus dem „Schlagen“ entwickelte sich nach kurzer zeit der Begriff „Schlacke“ für die abgeschlagenen Nicht-Metall-Brocken.
- Das Stoffgemisch der Schlacke setzt sich aus Oxiden zusammen. Sie entsteht in dieser Form meist bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung.
- Schlacke kann auch bei der Eruption von Vulkanen entstehen. In diesem Fall ist die Schlacke blasig und besteht aus SiO2-armer Lava.
Die Außenhaut der Schlacke ist meist sehr rauh. Sie weist oft Löcher auf, welche durch die Bildung von Gasblasen entstehen. Schlacke ist meist massiv und dicht, kann jedoch auch porös sein.
Video: Abfüllen von flüssigem Stahl in den Torpedowagen
Das Video zeigt, wie im Hüttenwerk Dillingen der 1.600 Grad heiße, flüssige Stahl in den sogenannten Torpedowagen verladen wird. Der Stahl wird dann per Eisenbahntransport nach Völklingen zur Weiterverarbeitung gefahren. Die umfangreichen Rangierarbeiten beschäftigen zwei Rangierlokomotiven vollauf.
Welche Schlackearten gibt es?
Arten von Schlacke aus Eruption
- Vulkangesteine aus Eruption
- Erstarrte Krusten aus Lavaströmen (oder Fragmenten daraus)
- Lavafetzen
- Lavafontänen
- Lava-Bomben
Arten von Schlacke aus der industriellen Produktion
In den industriellen Herstellungsprozessen spricht man bei Schlacke von Eisensilikat bzw. Eisensilikatgestein. Wenn die Schlacke noch mit Eisenresten verbacken ist, dann trägt die „verbackene Schlacke“ den Namen „Bären“.
- Hochofenschlacke
- Stahlwerksschlacke
- Elektroofenschlacke
- Edelstahlschlacke
- Schlacke von Feststoffbrennstoffen wie Kohle
- Müllverbrennungsschlacke
Video: Abgießen von Schlacke
Das Videozeigt das Abgießen von Schlacke an der Schlackegrube im Verwertungsbetrieb DK Recycling in Duisburg.
Häufige Frage zur Schlacke und zum Eisen
Warum schützt die Schlacke das produzierte Eisen vor Oxidation?
Bei der Eisenherstellung kommt der Schlacke noch eine besondere Bedeutung zu. Im Hochofenprozess sammeln sich Schlacke und flüssiges Eisen am Boden des Hochofens an. Dabei schwimmt die Schlacke auf dem flüssigen Eisen, da sie eine geringere Dichte als das flüssige Metall hat. Die Dichte von Schlacke liegt zwischen 2800 kg/m³ und 4000 kg/m³ und befindet sich damit im Bereich von Granit. Die Schlacke schützt das flüssige Eisen vor Oxidation, da sie dessen Oberfläche bedeckt und verhindert, dass Sauerstoff an das flüssige Eisen gelangt.
Wo wird Stahl verarbeitet?
Stahl wird aus Eisen gewonnen. Der Stahl weist Eigenschaften auf, die eine Weiterverarbeitung erleichtern. So wird Stahl weiterverarbeitet: (Verfahren)
- Adjustage
- Autogenes Brennschneiden
- Brennfugen
- Castrip
- Chromieren
- Blechherstellung
- Einsatzhärten
- Esse (Feuerstelle)
- Formhärten
- Grobkornglühen
- Härten (Eisenwerkstoff)
- High Frequency Impact Treatment
- Idealkritischer Durchmesser
- Induktionshärten
- Kaltwalzen
- Kolsterisieren
- Konduktionshärten
- Nitrieren
- Normalglühen
- Oxidieren (Wärmebehandlung)
- Plasma-Schmelzschneiden
- Quarto (Walzen)
- Rekristallisationsglühen
- Scherenlinie
- Schweißnahtqualität
- Gütesicherung beim Widerstandsschweißen
- Schweißpunktqualität
- Stopfenwalzverfahren
- Tempcore-Verfahren
- Teniferierung
- Vakuumhärten
- Walzen
- Warmrichten
- Warmwalzen
- Wasserstoffarmglühen
- Widmanstätten-Gefüge
Wo wird Schlacke verwendet?
Die Schlacke ist im industriellen Fertigungsprozess ein Abfallprodukt. Dennoch wird die Schlacke in vielen Bereichen weiterverwendet. Ein Risiko ist dabei die zumeist hohe Belastung der Industrieschlacke mit Schwermetallen und Cyaniden. So verbietet sich deren Einsatz in Trinkwasserschutzzonen aufgrund des Risikos der Schadstoffbelastung des Grundwassers. Meist wird Schlacke im Bauwesen oder im Straßenbau verwertet.
- Als Zusatzstoffe für Baustoffe wie Beton
- Im Straßen- und Wegebau wird Schlacke als Gesteinskörnung eingesetzt. Die Hochofen- und Stahlwerksschlacke zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer, besonders hohe Tragfähigkeit sowie durch Frost- und Hitzebeständigkeit aus
- Asphalt im Straßen- und Wegebau
- Schotter im Straßen- und Bahnbau. Runder Natursteinschotter hat eine geringere Stabilität und Tragfähigkeit. Industrie-Schlacke aus der Verhüttung nach dem Linz-Donawitz-Verfahren ist härter und kompakter als das Naturgestein
- Brechsand und Splitt entstehen durch die fachmännische Aufbereitung von Elektroofenschlacke als hochwertige Sekundärrohstoffe
- Hochofenzement als sogenannter Kompositzement, der auf bestimmte Anwendungsfälle hin optimiert wird.
- Hüttenbims, der auch Thermosit oder Hochofenschaumschlacke genannt wird. Bei Hüttenbims handelt es sich um geschäumte Hochofenschlacke. Rein äußerlich erinnert Hüttenbims an natürlichen Bimsstein
- Das Vermahlen von Hochofenschlacke mit festgelegter Feinheit liefert den Hüttenkalk. Dieser verfügt über einen Gehalt von bis zu 47 % CaO an basisch wirksamen Bestandteilen. Hüttenkalk wird als Spezialdünger (sogenannter Kalkdünger) verwendet, er muss mindestens 41 % CaO, ca. 33 % SiO2, ca. 12 % Al2O3, mindestens 3 % MgO und Spurenelemente enthalten
- Im Lärmschutz wird ebenfalls Schlacke eingesetzt. Dies ist teils auch Schlacke aus der Müllverbrennung. Ein Beispiel dafür ist der Lärmschutzwall an der A44 bei Kassel-Nordshausen
- In der Dachbegrünung wird Schlacke in der Drainschicht zur Vermeidung von Staunässe durch Aufnahme und Ableitung von überschüssigem Wasser eingesetzt
Darüber hinaus wird Schlacke oft auch als mineralisches Düngemittel verwendet. Auch in der Wärmedämmung wird Schlacke eingesetzt.
Welche Vorteile hat Stahl gegenüber Roheisen?
Mit Roheisen bezeichnet man das Metall, wie es aus dem Hochofen kommt. Roheisen hat zumeist einen Kohlenstoff-Gehalt von über 5%. Als Werkstoff ist Roheisen sehr hart und spröde, also zur Weiterverarbeitung eher ungeeignet. Roheisen ist zum Beispiel nicht formbar.
Aus Roheisen wird Stahl gefertigt. Dabei wird der Großteil seines Kohlenstoffs entfernt. Danach werden weitere Metalle hinzugegeben, welche die Eigenschaften des Stahls verändern, jeweils angepasst an die geplante Verwendung des Stahls.
- Um harten Stahl zu erhalten, wird der Kohlenstoff-Anteil auf ein bis zwei Prozent erhöht. Anwendungsbereich: Feilen und Hämmer
- Um harten und verschleißfesten Stahl zu erhalten, wird zusätzlich zum Kohlenstoff noch Chrom und Wolfram zugesetzt. Anwendungsbereich: Bohrer und Fräser
- Um rostfreien Stahl zu erhalten, setzt man 10% Nickel, 10% Chrom und auch noch Mangan zu
Was passiert mit der Asche aus der Müllverbrennung?
Bei der Müllverbrennung fällt eine große Menge an Verbrennungsrückständen an, die sogenannte Schlacke oder Müllschlacke. Diese Verbrennungsrückstände werden zur Weiterverarbeitung nach Größe der Schlackenkörner getrennt. Diese Trennung wird durch Sieben der Schlacken erreicht. Beim Sieben werden die Schlacken ebenfalls von Metallen befreit. Aus dieser Behandlung werden aus der Müllschlacke pro Jahr etwa 18.000 Tonnen Eisenmetalle und etwa 6.500 Tonnen Buntmetalle gewonnen. Diese Metalle werden in der Metallindustrie weiterverarbeitet.