Bildung von Hochofenschlacke und ihre Verwendung
Die Hochofenschlacke entsteht als Nebenprodukt bei der Roheisengewinnung im Hochofen, wenn nichtmetallene Erzbestandteile sich mit zugesetzten Stoffen, den Zuschlägen, verbinden. Hochofenschlacke besteht im wesentlichen aus Calcium- bzw. Magnesiumsilicaten. Die spezifisch leichtere Hochofenschlacke schützt das Roheisen im Hochofen vor Rückoxidation. Später findet sie größtenteils als Baumaterial Anwendung.
Entstehung
Die Hochofenschlacke entsteht als Nebenprodukt bei der Roheisengewinnung im Hochofen (Hochofenprozess) im Bereich der Kohlungs- und der Schmelzzone (Bild 2). Bei der Schlackenbildung reagieren die nichtmetallischen Bestandteile aus den Eisenerzen, die sogenannte Gangart, mit den Zuschlägen. Diese Zuschläge werden zusammen mit den Erzen oben in den Hochofen gegeben, damit sich Schlacke bildet.
Die Zusammensetzung der Zuschläge richtet sich nach der Zusammensetzung des Eisenerzes. Damit die Schlacke leicht schmilzt, muss sie im Wesentlichen aus Calciumaluminiumsilicaten bestehen. Dementsprechend muss man einem Eisenerz, das Silicate und Aluminiumoxid enthält, kalkhaltige Zuschläge zusetzen. Ist die Gangart selbst kalkhaltig, so werden silicium- und aluminiumoxidhaltige Mineralien hinzugegeben. Ein Teil der Bestandteile ist also im Erz enthalten, der andere in den Zuschlägen.
Die Entstehung der Hochofenschlacke lässt sich vereinfacht durch folgende Reaktionsgleichungen beschreiben:
Die spezifisch leichtere Hochofenschlacke schwimmt unten im Hochofen auf dem flüssigen Roheisen und verhindert so, dass es durch die direkt oberhalb eingeblasene heiße Luft wieder zu Eisenoxiden oxidiert wird.
Der Ausdruck „Schlacke“ stammt übrigens aus früheren Zeiten, als die Schlacke vom entstandenen Metall abge„schlagen“ werden musste.
Verwendung
Je nachdem, wie schnell die Schlacke abgekühlt wird, weist sie unterschiedliche mechanische Eigenschaften auf. Bei langsamer Abkühlung entsteht kristalline Hochofenstückschlacke, bei schnellem Abkühlen glasiger Hüttensand. Außerdem kann flüssige Schlacke mithilfe von Pressluft zu Mineralfasern verarbeitet werden, der sogenannten Hüttenwolle.
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Hochofen
Hochofenschlacke findet größtenteils als Baumaterial Anwendung.
Der Hauptteil der Schlacke wird zu Hüttensand verarbeitet und dient, mit Kalk vermischt, als Rohstoff für die Zementherstellung. Deshalb enthält auch Beton oft Hochofenschlacke.
Hochofenstückschlacke wird im Straßenbau als Schotter bzw. als Splitt verwendet. Doch auch für die Verfüllung alter Bergwerksstollen wird Schlacke, in Form von Schotter, gebraucht.
Als Hüttenwolle wird Schlacke als Isoliermaterial verwendet.
