Nebenprodukte eines integrierten Hüttenwerkes als wertvolle Baustoffe

Die Voestalpine Stahl Linz GmbH mit Sitz in Linz ist ein integriertes Hüttenwerk mit allen notwendigen Fertigungsstufen, um aus den jeweiligen Rohstoffen wie beispielsweise Erze und Kohlen zuerst flüssiges Roheisen und daraus verschiedenste Stahlprodukte für die Bau-,
Automobil- und Hausgeräteindustrie herzustellen.

Die Herstellung von flüssigem Roheisen im Hochofen beruht auf der schmelzmetallurgischen Reduktion des Eisenoxides durch den Kohlenstoff des Kokses sowie der Trennung von den Begleitelementen des Eisenerzes. Die Begleitelemente sowie die Koksasche werden in einer homogenen Schmelze vereint, der sogenannten Hochofen-Schlacke.
Die Weiterverarbeitung des flüssigen Roheisen zu Stahl erfolgt im Stahlwerk im sogenannten LD-Konverter und beruht auf der Reduktion des gelösten Kohlenstoffes und der Trennung von den gelösten Begleitelementen wie zum Beispiel Silizium. Die Begleitelemente werden durch Zugabe von Kalk ebenfalls zu einer homogenen Schmelze vereint, der sogenannten LD-Schlacke.

Schlacken zählen zu den ursprünglichsten Produkten überhaupt. Sind sie doch vergleichbar mit flüssigem Magma aus dem Erdinneren – der Urform unserer Erde und der Gesteine. Erstarrte Lavaströme verwandeln sich daher binnen kürzester Zeit zu fruchtbaren Böden. Wie natürliche Gesteine enthalten Schlacken auch Spurenelemente, diese sind aber fest in das Kristallgitter eingebunden und somit nicht auslaugbar.
In der voestalpine Stahl Linz werden die Schlacken durch den Bereich Wertstoff-Zentrum je nach Herstellungsprozess in Hochofen- und Stahlwerksschlacken getrennt erfasst und aufbereitet.

Hochofenschlacke ist eine anorganische nichtmetallische Kalkaluminatsilikatschmelze, die verschiedene metallurgische Aufgaben übernimmt. Die Hochofenschlacke wird entweder unter Zugabe von Wasser zu sogenanntem Hüttensand granuliert oder langsam abgekühlt zu sogenannter Hochofenstückschlacke.

Zur Herstellung von Hüttensand muss die flüssige Hochofenschlacke mit Wasser schnell abgekühlt werden. Bei diesem Prozess erstarrt die Schlacke amorph und erlangt latent hydraulische Eigenschaften.
Für diesen Hüttensand gibt es verschiedene Einsatzgebiete. Er wird derzeit entweder getrocknet als Strahlmittel verwendet oder als Zumahlstoff für die Zementindustrie.
Als Hochofenstückschlacke bezeichnet man die kristalline Hochofenschlacke. Durch langsames Abkühlen an Luft lässt sich Hochofenschlacke in den kristallinen Zustand überführen. Die Eigenschaften der kristallinen Schlacken sind abhängig von den verschiedenen Kristallarten und von deren gegenseitiger Verzahnung, die bei der Abkühlung entstehen. Die Raumbeständigkeit ist aufgrund der Erzeugungstechnologie bei voestalpine Stahl Linz gewährleistet.

Foto 2: Hochofen-Schlacke Produkte

Die in Beete vergossene Hochofenschlacke wird nach dem Abkühlprozess mit dem Bagger oder Radlader aufgebrochen und der weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Brechanlage des Wertstoff-Zentrums verfügt über eine Eisentrennung sowie entsprechende Brechaggregate und Siebe zur Klassierung des Materials. Die Klassierung der Hochofenschlacke erfolgt nach den benötigten Korngrößen, welche letztendlich als Hoch- oder Tiefbauprodukte je nach Einsatzgebiet einer Überwachung oder einer CE-Kennzeichnung unterliegen.

Foto 3: LD-Schlacke Kippen

Die LD-Schlacke entsteht im Stahlwerk im LD-Konverter bei der Verarbeitung von Roheisen zu Stahl. Die Schlackenbildung erfolgt kontinuierlich über die Blasezeit durch Kalkauflösung und durch Verschlackung einzelner Begleitelemente sowie auch des Eisens selbst.
Die LD-Schlacken bestehen aus Calciumsilikaten, Calciumferriten und Eisenoxiden. Zur Optimierung der metallurgischen Arbeit, um den Feuerfestverbrauch im Konverter gering zu halten sowie den Freikalkgehalt der erstarrten LD-Schlacke zu minimieren, wird in der voestalpine Stahl Linz die Basizität streng kontrolliert.
Die LD-Schlacke wird im flüssigen Zustand in Beete abgegossen und erstarrt dort als kristalliner Mineralstoff. Sie wird nach dem Abkühlprozess mit einem Bagger aufgebrochen und der weiteren Verarbeitung zugeführt. Die LD-Schlackenbrechanlage des Wertstoff-Zentrums verfügt über eine Eisentrennung sowie entsprechende Brechaggregate und Siebe zur Klassierung des Materials.
Gesteinskörnungen aus LD-Schlacke werden im Straßenbau aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in sämtlichen Schichten verwendet.
Das Spektrum reicht von ungebundenen Tragschichten bis bituminös gebundenen Trag- und Deckschichten. Die Mikroporosität und raue Oberfläche von Edelsplitten aus LD-Schlacken führt zu höchsten Polierwerten und gewährleistet bei der Verwendung als Zuschlag in Deckschichten höchste Griffigkeit. Dadurch sind LD-Schlacken  insbesondere für die Anwendung in Asphaltdeckschichten besonders geeignet. Die gute Polierresistenz bildet neben der exzellenten Kornform und der hohen Festigkeit die Voraussetzung für den Bau von lärmmindernden Asphaltdeckschichten. Darüber hinaus bewirkt der Einsatz von Asphaltschichten mit Gesteinskörnungen aus LD-Schlacken eine längere Haltbarkeit der Strassen.

Die metallurgischen Prozesse des Hochofen und Stahlwerkes unterliegen einer permanenten Prozess- und Qualitätskontrolle. Die Schlacken zeichnen sich daher besonders hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Einheitlichkeit und Gleichförmigkeit aus, sodass die daraus hergestellten Produkte ebenfalls einen sehr hohen und gleichmäßigen Qualitätsstandard aufweisen.
Die Umweltverträglichkeit der metallurgischen Schlacken ist Aufgrund ihrer qualitätsgesicherten chemischen und physikalischen Eigenschaften gewährleistet.
Die Schlacken unterscheiden sich daher qualitativ wesentlich von Aschen aus Verbrennungsprozessen.
Die Verwendung dieser qualitätsgesichert hergestellten metallurgischen Schlacken als wertvolle Produkte für die Bauindustrie bringt somit qualitative als auch wirtschaftliche Vorteile, zudem können dadurch natürliche Ressourcen geschont werden.
Die Vermarktung dieser Produkte erfolgt in Kooperation zwischen dem Verkauf des voestalpine Wertstoff-Zentrums, der Firma LISAG sowie LSV Linz.


Stephan Lackner
voestalpine Stahl GmbH Wertstoff-Zentrum
4031 Linz, voestalpine-Straße 3
stephan.lackner@voestalpine.com

Karin Hofstätter
LISAG Linzer Splitt- und Asphaltwerk GmbH & Co KG
LSV Linzer Schlackenaufbereitungs- u. VertriebsgmbH
4030 LINZ, Gaisbergstrasse 102
karin.hofstätter@lisag.at