Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In Eisengie\u00dfereien fallen j\u00e4hrlich ca. 200 000 t Schlacken als Abfallprodukt an. F\u00fcr diese geringen Mengen lohnen sich in den einzelnen Betrieben keine Aufbereitungsanlagen. Die Schlacke wird auf Halden entsorgt und dort evtl. energie-, kosten-, staub- sowie l\u00e4rmintensiv mechanisch zerkleinert, um als Beimengungen f\u00fcr nat\u00fcrliche Minerale bzw. in der Baustoffindustrie Verwendung zu finden. Innerhalb dieses Projektes ist eine Anlage f\u00fcr ein diskontinuierliches Verfahren, das direkt in den einzelnen Gie\u00dfereien angewendet werden kann, zum \u00f6konomischen Zerkleinern der fl\u00fcssigen Schlacke unter Vermeidung aufwendiger Proze\u00dfstufen zu entwickeln. Es soll bei den Versuchen im Hinblick auf die sp\u00e4tere Verwendung ein Teilchengr\u00f6\u00dfenspektrum in einem Durchmesserbereich von < 3 mm angestrebt werden. Denkbare Verwendungen der durch Drehteller-Trockengranulation gewonnenen sph\u00e4rischen Teilchen sind Freistrahlmittel, harzgebundene F\u00fcllstoffe und Gleitmittel f\u00fcr das Strangpressen.\n\n\nDarstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Forschungsarbeiten wurden vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Dresden, durchgef\u00fchrt. Es war eine Laboranlage zum Verd\u00fcsen (Granulieren) von Kupolofenschlacken direkt aus dem schmelzfl\u00fcssigen Zustand zu entwickeln, zu konstruieren und zu bauen. Dabei sollte zum Erhitzen der Schlacke ein Schmelztiegel mit induktiver Heizung entstehen. Die Zerst\u00e4ubung des Schmelzstrahles in kugelige Teilchen geschieht mittels Zentrifugalkraft auf einer rotierenden, horizontal angeordneten metallischen Scheibe. Der Einfluss der technologischen Parameter, wie z. B. Gie\u00dftemperatur, Drehzahl des Granuliertellers und Massefluss der Schmelze auf die Partikelbildung und -Geometrie war zu untersuchen. Da die Temperatur und die Viskosit\u00e4t der Schlacke eine entscheidende Rolle daf\u00fcr spielen, mu\u00dfte eine Variation der Schlackenzusammensetzung in engen Grenzen, z. B. durch Zugabe von Kalk oder Sand, mit betrachtet werden. Die entstehenden kugeligen Teilchen waren auf ihren m\u00f6glichen glasigen oder amorphen Zustand und auf ihre Porosit\u00e4t zu untersuchen. Gleichzeitig waren Anwendungsfelder f\u00fcr die Partikel zu erschlie\u00dfen. Die ersten Gedanken f\u00fchrten auf Freistrahlmittel f\u00fcr die Oberfl\u00e4chenveredlung (Shot-peening-Verfahren), auf das Ersetzen von Glasperlen bei harzgebundenen F\u00fcllstoffen und auf den Gleitmittel-Einsatz als Stranggusspulver (Wollastonit-Ersatz).\n\n\nErgebnisse und Diskussion\n\nInnerhalb des Vorhabens ist eine Anlage zum Granulieren bzw. Verd\u00fcsen von fl\u00fcssiger Schlacke mittels Drehteller zu sph\u00e4rischen Partikeln erstellt worden. Diese Anlage hat die erwarteten Forderungen erf\u00fcllt. Aus den Ergebnissen hat sich ergeben, dass es m\u00f6glich ist, fl\u00fcssige Schlacke mit einem Drehteller zu verd\u00fcsen. Dabei k\u00f6nnen die Betriebsparameter so eingestellt werden, dass ein Anfall der unerw\u00fcnschten Fasern und Wolle fast v\u00f6llig vermieden wird. Gleichzeitig sind die gr\u00f6\u00dften Bruchst\u00fccke bzw. entstandenen Produkte nur ca. 10 mm im Durchmesser, so dass damit ein g\u00fcnstiges Weiterverarbeiten (z. B. zus\u00e4tzliches energiearmes Aufmahlen ohne vorheriges l\u00e4rmintensives Aufbrechen wie bei st\u00fcckig erstarrter Schlacke) m\u00f6glich wird. Die wesentlichen Parameter des Verd\u00fcsprozesses k\u00f6nnen so gestaltet werden, dass eine optimale Ausbeute garantiert wird. Maximal sind bisher bei der Kupolofenschlacke im gew\u00fcnschten Bereich zwischen 1,4 und 4 mm Durchmesser der K\u00fcgelchen Ausbeuten von 45 % erreicht worden. Diese Ausbeute stellt die verwendungsf\u00e4hige Masse der eingesetzten Schlacke entsprechend der aufgestellten Forderungen (Kugelgr\u00f6\u00dfen ca. 1 bis 4 mm im Durchmesser) dar, was f\u00fcr eine sehr gute Startphase der Versuche an der Verd\u00fcsanlage spricht. Dabei ist der Faseranteil mit 2,4 % akzeptabel, aber noch verbesserungsbed\u00fcrftig. Mit dem bisherigen Projektergebnissen kann gesagt werden, dass es bei einer verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig niedrigen Schlackentemperatur von 1550 bis 1600 C m\u00f6glich ist, die Schlacke vorrangig zu kugeligen Teilchen im Bereich von 1,4 bis 4 mm zu verd\u00fcsen. Diese Schlackentemperatur liegt nur wenig \u00fcber der Abgusstemperatur bei Kupol\u00f6fen von 1530 OC, so dass nur ein geringf\u00fcgiges oder gar kein Aufheizen in dem f\u00fcr den Verd\u00fcsvorgang ausgelegten Zwischengef\u00e4\u00df n\u00f6tig sein wird. Die momentane Ausbeute von ca. 50 % scheint derzeit f\u00fcr eine \u00f6konomische industrielle Nutzung noch zu gering zu sein, wobei aber durch l\u00e4ngere Flugbahnen der entstandenen Teilchen und durch eine optimierte Drehtellergeometrie dieser Wert wesentlich gesteigert und somit f\u00fcr die Industrie attraktiv gestaltet werden k\u00f6nnte. Die physikalischen Eigenschaften wie Druckbelastung und H\u00e4rte zeigen bei den entstandenen K\u00fcgelchen aus der Kupolo-fenschlacke ausgezeichnete Ergebnisse, mit denen in entsprechenden Anwendungsf\u00e4llen die Glas- und Basaltkugeln jederzeit ersetzt werden k\u00f6nnen. Bemerkenswert ist dabei, dass die Schlackenzusammensetzung eine wesentliche Rolle bei den Ergebnissen der Druckbelastung spielt. Hier bietet sich noch ein weites Forschungsfeld in Bezug auf verschiedene Materialzugaben an. Selbst bei einer Ausbeute nahe 100 % ist durch nachfolgende Klassier- und Sortierprozesse der Gutanteauszulesen, was schon Stand der Technik ist und z. B. von der Glaskugelherstellung problemlos \u00fcbernommen werden k\u00f6nnte. Ein Abtrennen der kugeligen Teilchen mittels rotierender Glasscheibe hat sich im Laborma\u00dfstab schon bew\u00e4hrt.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nErste Kontakte zu Anwendern sind mit der \u00dcbergabe von Probenmaterial hergestellt worden. Die Einsatzergebnisse m\u00fcssen noch abgewartet werden. Neben diesem gezielten Ansprechen von Partnern sind bzw. werden die Ergebnisse des gef\u00f6rderten Vorhabens auf mehreren Veranstaltungen vorgestellt.\n- Vorstellung auf dem Industrietag des Fraunhofer-Institutes f\u00fcr angewandte Materialforschung in Dresden am 29. 04. 99\n- Vorstellung auf der Hannover-Messe 19. - 24. 04. 99\n- Vorstellung auf der Hannover-Messe 20. - 25. 03. 00\n- Vorstellung auf der Materialica in M\u00fcnchen 27. - 30. 09 99\n- Weitere Ver\u00f6ffentlichungen sind in den beiden nachfolgend erw\u00e4hnten Zeitschriften in K\u00fcrze geplant: Technische Rundschau und Zuliefermarkt\n\n\nFazit\n\nDie vorgestellten Ergebnisse des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gef\u00f6rderten Projektes zeigen, dass es m\u00f6glich ist, Kupolofenschlacken aus Eisengie\u00dfereien auf einer innerhalb dieses Projektes konstruierten und gebauten Anlage mittels rotierenden metallischen Drehtellers zu kugeligen Teilchen zu verd\u00fcsen. Die Tagesleistung (3-Schicht-Rhythmus) w\u00fcrde, abgeleitet aus den momentanen Versuchsergebnissen, beim Betrieb einer Anlage bis zu 5 t zu verd\u00fcsender Schlacke betragen. Der Gutanteil der Ausbeute f\u00fcr die interessierende Fraktion mit einem Durchmesserbereich der Partikel von 1,4 bis 4 mm liegt nach den Resultaten dieses Vorhabens bei 50 %. Dieser Wert mu\u00df aber durch zus\u00e4tzliche Versuchsserien und Entwicklungsarbeiten noch gesteigert werden. Die noch anfallenden Ausschusspartikel k\u00f6nnen im Gegensatz zum jetzigen Aufbrechen der st\u00fcckig erstarrten Schlacke Energie schonend weiter aufgemahlen werden, da nur maximal 10 bis 15 mm im Durchmesser gro\u00dfe Teilchen entstehen. Auch ein Verkippen auf Deponien w\u00e4re keinesfalls mehr n\u00f6tig, da f\u00fcr die gebildeten Partikel jederzeit ein Einsatz als Zuschlagstoff m\u00f6glich ist. Die mit dem metallischen Drehteller hergestellten kugeligen Partikel weisen infolge der Schnellerstarrungseffekte (feines homogenes Gef\u00fcge) ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf (Druckbelastung und H\u00e4rte), die von Glas und Basalt sogar teilweise \u00fcbertreffen. Ein Einsatz der verd\u00fcsten K\u00fcgelchen aus Kupolofenschlacke kann vorerst in Bereichen, wo Druckbelastungen auftreten (z. B. harzgebundene F\u00fcllstoffe in druckbelasteten Bauteilen, Bohrlochverf\u00fcllungen) erwartet werden. Weitere Anwendungsgebiete erfordern noch detaillierte Untersuchungen. Die angef\u00fchrten Probleme sollten in einem Folgeprojekt bearbeitet werden. Dabei m\u00fcssen industrielle Anwendungen in starkem Umfang einbezogen werden.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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