Referenzen
Schlacken
Schlacke steht für:
• ein Sekundärprodukt aus der Erzverhüttung, siehe Schlacke (Metallurgie)
• ein Rückstand aus einem Verbrennungsprozess, siehe Schlacke
(Verbrennungsrückstand)
• in der englischen Sprache ("Slag") für taubes Gestein aus dem Bergbau, siehe
Bergematerial
Schlacke (Metallurgie)
Schlacke bezeichnet in der Metallurgie einen glasig oder kristallin erstarrten Schmelzrückstand nichtmetallischer Art. Es handelt sich dabei um ein Stoffgemisch, das sich aus basischen und sauren Oxiden zusammensetzt.[1] Es entsteht bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung und weist massive bis poröse Eigenschaften auf. Die Bezeichnung Schlacke hat sich zu Beginn der Erzverhüttung entwickelt, da in dieser Zeit die nichtmetallischen Rückstände durch Schlagen vom Metall getrennt wurden.
Schlacke wird, wenn sie nicht auf Deponie gebracht wird, als Sekundärrohstoff überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement oder als Gesteinskörnung für Tragschichten verwendet.
Entstehung
Schlacken entstehen bei fast allen metallurgischen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen. Bei der Verhüttung bildet sich infolge ihrer geringeren Dichte eine homogene Schlackenschicht (so genannte Schlackendecke) auf dem Metallbad. Die Schlacke wird im Schmelzfluss vom Metall abgetrennt und anschließend in flüssigem Zustand zum Abkühlen in so genannte Beete abgegossen. Von dort gelangt sie in die Aufbereitungsanlage, wo dann das Brechen und Sieben der Schlacke gemäß dem späteren Verwendungszweck erfolgt.
Bestandteile einer basischen Schlacke aus einem Kupolofen [2]:
Arten
Es wird zwischen folgenden Arten unterschieden:
• Hochofenschlacke (kurz HOS) entsteht bei der Erzeugung von Roheisen im
Hochofen
• Stahlwerksschlacke oder Konverterschlacke (kurz SWS) stammt aus dem
Stahlwerk
• Elektroofenschlacke (kurz EOS) entsteht im Elektrolichtbogenofen
• Edelstahlschlacken (kurz EDS) fallen bei der Produktion von Edelstahl an
• Metallhüttenschlacke (kurz MHS) umfasst Schlacken aus Kupfer-, Zink-, Blei- und
Chromerz
Verwendung
Homogene Schlacken die in größeren Mengen anfallen, dienen als Sekundärrohstoff aus dem verschiedene Produkte hergestellt werden können. Dies bietet sich an, da die Deponieflächen begrenzt und kostenintensiv sind und natürliche Ressourcen geschont werden.
So dient beispielsweise granulierte Hochofenschlacke als Zusatzstoff für Zement (so genannter Hüttensand). Des Weiteren wird Schlacke zur Herstellung von mineralischen Düngemitteln verwendet. Im Straßen- und Wegebau kann granulierte Schlacke, wie etwa Schlackenschotter, Schlackenbrechsand, Schlackensplitt und Baggerschlacke bestehend aus unsortierter Eisenhütten- oder Metallhüttenschlacke, als Gesteinskörnung in ungebundenen Tragschichten eingebaut werden. Im Pflasterbau lassen sich so genannte Schlackensteine mit festen Steinformaten verwenden. Mit einem Spezifischen Gewicht von 2.800 kg/m³ bis 4.000 kg/m³ ist Schlacke ein eher leichtes Baumaterial (Transportkosten).
Im 19. Jahrhundert wurden in den heutigen Landkreisen Traunstein und Berchtesgadener Land Häuser aus Schlackensteinen erbaut, da diese durch die enthaltenen Lufteinschlüsse eine ähnlich gute Wärmedämmung aufweisen, wie die heute verwendeten Bauziegel und zudem sehr dekorativ wirken. Diese stammten aus dem Mitte des 20. Jahrhunderts stillgelegten Eisenerzbergwerks in Achtal bei Neukirchen (heute Marktgemeinde Teisendorf, Landkreis BGL). Neben vielen Bauernhäusern existieren heute noch größere Gebäude aus Schlackenstein, wie z.B. der Bahnhof Bergen/Obb. an der Eisenbahnstrecke München - Salzburg, oder die 1912 stillgelegte Saline in Traunstein.
Die Industrie hat der Schlacke aufgrund ihrer vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten den Markennamen Eisensilikatgestein oder Eisensilikat gegeben.
Bezeichnung
Verbackene Schlacke mit Eisenresten wird auch als Bären bezeichnet.[3] [4] [5]
Eine wichtige Kenngröße bei metallurgischen Schlacken ist die sogenannte Basizität. Demnach kann man die Schlacken in saure oder basische Schlacken einteilen.
Umweltschutz
Schlacken enthalten Schwermetalle in unterschiedlichen Konzentrationen. Das Umweltverhalten von Schlacken muss daher vor einer Weiterverwendung als unbedenklich eingestuft werden und wird zu diesem Zweck mit Hilfe von Eluattests auf seine Auslaugbarkeit hin untersucht. Insbesondere bei der Lagerung auf der Deponie oder der Verwendung im Bauwesen beispielsweise im Straßenbau hat sich gezeigt, dass das Langzeitverhalten unter den Realbedingungen der Atmosphärilien mit den gängigen Eluattests nach dem Regelwerk der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) nicht hinreichend beurteilt werden kann. Auf Schlackedeponien kommt es häufig zu erheblichen Erhitzungen durch chemische Reaktionen und im Straßenunterbau zu Auslaugungen durch Korrosion und andere Verwitterungserscheinungen, die zur Schadstoffbelastung des Grundwassers führen können. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Schlacke als Baustoff in Trinkwasserschutzzonen I und II nicht zulässig.
Normen und Standards
• DIN 4301 – Eisenhüttenschlacke und Metallhüttenschlacke im Bauwesen
• Merkblatt über die Verwendung von Eisenhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Metallhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttensand in Frostschutz- und
Schottertragschichten
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttenmineralstoffgemischen,
sekundärmetallurgischen Schlacken sowie Edelstahlschlacken im Straßenbau
Einzelnachweise
1. Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1095.
2. Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1097.
3.www.freepatentsonline.com/EP0859678.html
4.www.blindenschule-lebach.de/pupils/dillingerhuette/besuchdillingen.htm
5.www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-37832-4.html
• ein Sekundärprodukt aus der Erzverhüttung, siehe Schlacke (Metallurgie)
• ein Rückstand aus einem Verbrennungsprozess, siehe Schlacke
(Verbrennungsrückstand)
• in der englischen Sprache ("Slag") für taubes Gestein aus dem Bergbau, siehe
Bergematerial
Schlacke (Metallurgie)
Schlacke bezeichnet in der Metallurgie einen glasig oder kristallin erstarrten Schmelzrückstand nichtmetallischer Art. Es handelt sich dabei um ein Stoffgemisch, das sich aus basischen und sauren Oxiden zusammensetzt.[1] Es entsteht bei der Gewinnung von Metallen in der Erzverhüttung und weist massive bis poröse Eigenschaften auf. Die Bezeichnung Schlacke hat sich zu Beginn der Erzverhüttung entwickelt, da in dieser Zeit die nichtmetallischen Rückstände durch Schlagen vom Metall getrennt wurden.
Schlacke wird, wenn sie nicht auf Deponie gebracht wird, als Sekundärrohstoff überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement oder als Gesteinskörnung für Tragschichten verwendet.
Entstehung
Schlacken entstehen bei fast allen metallurgischen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen. Bei der Verhüttung bildet sich infolge ihrer geringeren Dichte eine homogene Schlackenschicht (so genannte Schlackendecke) auf dem Metallbad. Die Schlacke wird im Schmelzfluss vom Metall abgetrennt und anschließend in flüssigem Zustand zum Abkühlen in so genannte Beete abgegossen. Von dort gelangt sie in die Aufbereitungsanlage, wo dann das Brechen und Sieben der Schlacke gemäß dem späteren Verwendungszweck erfolgt.
Bestandteile einer basischen Schlacke aus einem Kupolofen [2]:
| SiO2 | 25 bis 30 % |
| CaO | 45 bis 55 % |
| FeO | 0,5 bis 2,5 % |
| Al2O3 | 5 bis 15 % |
| MgO | 1 bis 2 % |
| MnO | 1 bis 2 % |
Arten
Es wird zwischen folgenden Arten unterschieden:
• Hochofenschlacke (kurz HOS) entsteht bei der Erzeugung von Roheisen im
Hochofen
• Stahlwerksschlacke oder Konverterschlacke (kurz SWS) stammt aus dem
Stahlwerk
• Elektroofenschlacke (kurz EOS) entsteht im Elektrolichtbogenofen
• Edelstahlschlacken (kurz EDS) fallen bei der Produktion von Edelstahl an
• Metallhüttenschlacke (kurz MHS) umfasst Schlacken aus Kupfer-, Zink-, Blei- und
Chromerz
Verwendung
Homogene Schlacken die in größeren Mengen anfallen, dienen als Sekundärrohstoff aus dem verschiedene Produkte hergestellt werden können. Dies bietet sich an, da die Deponieflächen begrenzt und kostenintensiv sind und natürliche Ressourcen geschont werden.
So dient beispielsweise granulierte Hochofenschlacke als Zusatzstoff für Zement (so genannter Hüttensand). Des Weiteren wird Schlacke zur Herstellung von mineralischen Düngemitteln verwendet. Im Straßen- und Wegebau kann granulierte Schlacke, wie etwa Schlackenschotter, Schlackenbrechsand, Schlackensplitt und Baggerschlacke bestehend aus unsortierter Eisenhütten- oder Metallhüttenschlacke, als Gesteinskörnung in ungebundenen Tragschichten eingebaut werden. Im Pflasterbau lassen sich so genannte Schlackensteine mit festen Steinformaten verwenden. Mit einem Spezifischen Gewicht von 2.800 kg/m³ bis 4.000 kg/m³ ist Schlacke ein eher leichtes Baumaterial (Transportkosten).
Im 19. Jahrhundert wurden in den heutigen Landkreisen Traunstein und Berchtesgadener Land Häuser aus Schlackensteinen erbaut, da diese durch die enthaltenen Lufteinschlüsse eine ähnlich gute Wärmedämmung aufweisen, wie die heute verwendeten Bauziegel und zudem sehr dekorativ wirken. Diese stammten aus dem Mitte des 20. Jahrhunderts stillgelegten Eisenerzbergwerks in Achtal bei Neukirchen (heute Marktgemeinde Teisendorf, Landkreis BGL). Neben vielen Bauernhäusern existieren heute noch größere Gebäude aus Schlackenstein, wie z.B. der Bahnhof Bergen/Obb. an der Eisenbahnstrecke München - Salzburg, oder die 1912 stillgelegte Saline in Traunstein.
Die Industrie hat der Schlacke aufgrund ihrer vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten den Markennamen Eisensilikatgestein oder Eisensilikat gegeben.
Bezeichnung
Verbackene Schlacke mit Eisenresten wird auch als Bären bezeichnet.[3] [4] [5]
Eine wichtige Kenngröße bei metallurgischen Schlacken ist die sogenannte Basizität. Demnach kann man die Schlacken in saure oder basische Schlacken einteilen.
Umweltschutz
Schlacken enthalten Schwermetalle in unterschiedlichen Konzentrationen. Das Umweltverhalten von Schlacken muss daher vor einer Weiterverwendung als unbedenklich eingestuft werden und wird zu diesem Zweck mit Hilfe von Eluattests auf seine Auslaugbarkeit hin untersucht. Insbesondere bei der Lagerung auf der Deponie oder der Verwendung im Bauwesen beispielsweise im Straßenbau hat sich gezeigt, dass das Langzeitverhalten unter den Realbedingungen der Atmosphärilien mit den gängigen Eluattests nach dem Regelwerk der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) nicht hinreichend beurteilt werden kann. Auf Schlackedeponien kommt es häufig zu erheblichen Erhitzungen durch chemische Reaktionen und im Straßenunterbau zu Auslaugungen durch Korrosion und andere Verwitterungserscheinungen, die zur Schadstoffbelastung des Grundwassers führen können. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Schlacke als Baustoff in Trinkwasserschutzzonen I und II nicht zulässig.
Normen und Standards
• DIN 4301 – Eisenhüttenschlacke und Metallhüttenschlacke im Bauwesen
• Merkblatt über die Verwendung von Eisenhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Metallhüttenschlacken im Straßenbau
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttensand in Frostschutz- und
Schottertragschichten
• Merkblatt über die Verwendung von Hüttenmineralstoffgemischen,
sekundärmetallurgischen Schlacken sowie Edelstahlschlacken im Straßenbau
Einzelnachweise
1. Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1095.
2. Stephan Hasse: Giesserei Lexikon. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0655-1, S. 1097.
3.www.freepatentsonline.com/EP0859678.html
4.www.blindenschule-lebach.de/pupils/dillingerhuette/besuchdillingen.htm
5.www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-37832-4.html
Schlacke (Verbrennungsrückstand)
Als Schlacke wird in der Feuerungstechnik die Asche bezeichnet, wenn sie über ihren Erweichungspunkt erhitzt wurde, so daß sie nicht mehr in feinkörnigem oder pulvrigem Zustand vorliegt, sondern teigig oder gar (zäh-)flüssig wird.
Schlackebildung
Da es sich bei der Asche um amorphes, keramikartiges Materialgemisch handelt, hat diese keinen scharf definierten Schmelzpunkt, sondern die Erweichung erfolgt kontinuierlich über einen weiten Temperaturbereich. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab, die Asche wird klebrig, die feinen Aschekörner agglomerieren und versintern zu größeren Brocken, die Asche wird beginnt zu kriechen und schließlich sogar zu fließen.
Ähnlich wie bei anderen amorphen Stoffen, etwa der Übergangstemperatur von Glas, dem Erweichungstemperatur von Bitumen oder der Erweichungstemperatur von Kunststoffen, lassen sich auch bei Asche verschiedene Kenntemperaturen definieren:
• Sintertemperatur
• Erweichungstemperatur
• Halbkugel-/ Schmelz- / Fließtemperatur
Die Messung der verschiedenen Temperaturen ist genormt, beispielsweise für Kohle in der DIN 51730 oder der ISO 540.[1]
Der Erweichungspunkt liegt je nach Zusammensetzung der Asche zwischen etwa 900 und 1400°C, der Sinterpunkt etwa 100 bis 200 K darunter, der Fließpunkt etwa 100 bis 200 K darüber.
Die oben genannten Temperaturen sind theoretisch nur sehr ungenau vorherzusagen, da das Schmelzverhalten des Stoffgemisches außerordentlich komplex ist.[1] Bereits kleinste Änderungen bei den Stoffanteilen können den Erweichungspunkt stark beeinflussen, wenn das Gemisch ein Eutektikum bildet. Im Allgemeinen steigen die Temperaturen mit zunehmender Inkohlung. Einige Stoffe (etwa manche Kalium-, Aluminium-, Natrium-, Magnesium- und Siliziumverbindungen) sind dafür bekannt, daß sie den Erweichungspunkt massiv herabsetzen. Dies zeigt sich insbesondere bei halmgutartigen Biomassen (Stroh und Gras), die solche Stoffe in erhöhter Konzentration enthalten und die zu den Brennstoffen mit den niedrigsten Ascheerweichungstemperaturen gehört.[2]
Probleme durch Verschlackung und Gegenmaßnahmen
Beim Abkühlen erstarrt und versintert die Schlacke zu einer festen, gesteinsartigen Masse. Je nach maximaler Temperatur und Geschwindigkeit der Abkühlung kann diese porös/brüchig/krümelig bis glas-artig hart sein.
Die Abkühlung und das Erstarren der Schlacke erfolgt beim Übergang aus der heißen Zone der Feuerung in die kalten Randbereiche oder in den eventuell nachgeschalteten Wärmetauscher. Hier bilden sich Anbackungen, die den Wärmeübergang behindern und verschlechtern und die den rauchgasseitigen Druckverlust der Feuerung erhöhen. Man spricht von "Verschlackung" der Feuerung. Im Extremfall können sich große, gefährliche Wechten bilden, die, wenn sie letztlich abbrechen und herunterfallen, erhebliche Schäden anrichten können.
Bei Rostfeuerungen kann durch Schlacke die Bewegung des Rostes blockiert werden oder die Öffnungen für den Unterwind, also die Verbrennungsluft, die von unten durch den Rost strömt, können verklebt werden. Die Aggregate für die Ausschleusung und Förderung der Asche können durch große, harte Schlackebrocken blockiert werden, so daß Brecher vorgesehen werden müssen, die die Brocken zerkleinern. Insbesondere in Müllverbrennungsanlagen enthält der Verbrennungsrückstand neben der eigentlichen Asche auch einen hohen Anteil an inerten Fremdstoffen wie Metallschrott, Glas- und Keramikscherben, Steine, etc., die sich mit der Schlacke vermischen.[3]
Um zu verhindern, daß die Feuerung durch Asche- und Schlackeanbackungen übermäßig verschmutzt, verfügen industrielle Feuerungen und Dampfkessel normalerweise über Reinigungseinrichtungen (Rußbläser, Dampf- oder Wasserbläser-Lanzen, Klopfer/Rüttler, ...) mit denen die Anbackungen im laufenden Betrieb entfernt werden können. Hier zeigt sich, daß Schlacke im Vergleich zu pulvriger Asche wesentlich schwieriger in der Handhabung ist. Sind die Anbackungen so gravierend und hart, daß sie mit den Betriebs-Reinigungseinrichtungen nicht mehr abgelöst werden können, so muss die Feuerung abgestellt werden, um die Anbackungen manuell ("mit bergmännischen Methoden") zu entfernen.
Wegen der Probleme mit Anbackungen ist die Schlackebildung bei Feuerungen normalerweise unerwünscht und es wird versucht, durch geeignete Maßnahmen (beispielsweise Rauchgasrezirkulation) die Temperatur im Feuerraum unterhalb der Ascheerweichungstemperatur zu halten.
Allein bei der Schmelzkammerfeuerung wird die Temperatur bewusst sehr hoch, über dem Schlackefließpunkt, gefahren und die Schlacke läuft an den Wänden des Feuerraums nach unten, wo die Schlacke in ein Wasserbad tropft. Durch die hohen Temperaturen entstehen aber vermehrt umweltschädliche Stickoxide, weshalb dieser Feuerungstyp in neuerer Zeit kaum noch eingesetzt wird.
Verwertung / Entsorgung
Die Art der Verwendung bzw. Entsorgung der Schlacke richtet sich vor allem nach ihrer chemischen Zusammensetzung, insbesondere nach dem Gehalt an Gift- und Schadstoffen. Gefährlich sind dabei vor allem diejenigen Bestandteile, die nicht sicher eingebunden werden, sondern die ausgasen (→ Luftschadstoff) oder durch Regen- oder Grundwasser ausgewaschen ("eluiert") werden können → Wasserschadstoff).
Bestimmte Schadstoffe aus dem Brennstoff bzw. dessen Verbrennung (Schwermetalle, Dioxine, PCB, PAK, ...) haben eine Tendenz, sich an Feststoffe wie die Asche/Schlacke anzulagern. Während sich organische Schadstoffe vor allem in der Flugasche finden, verbleiben Schwermetalle verstärkt in der Feuerraumasche und somit in der Schlacke.[3]
• Schlacke mit geringem Schadstoffgehalt kann gemäß DIN EN 450 als Zuschlagstoff (Künstliche Gesteinskörnung) für nichtmetallisch-anorganische Baustoffe wie Zement, Asphalt, etc. verwendet werden. Hierfür muss die Schlacke auch gewisse mechanische Eigenschaften aufweisen.
• Schlacke mit hohem Schadstoffgehalt muss deponiert werden, wobei der Schadstoffanteil über die Deponieklasse (I bis IV) entscheidet.
Einzelnachweise
1. Technische Universität München - Lehrstuhl Energiesysteme: Ascheschmelzmikroskop, online auf www.es.mw.tum.de (abgerufen am 19. April 2010)
2. Hans Oechsner: Brennstoffeigenschaften von Biomasse, Vortrag auf dem Workshop "Bioenergienutzung in Baden-Württemberg – Heizen mit Getreide", 9. und 22. November 2006, online auf www.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de (PDF)
3. Zwahr, H. (Hanseatisches Schlackenkontor GmbH, Hamburg): Eigenschaften mineralischer Abfälle, Stand der Aufbereitungstechnik und Untersuchungsverfahren von MVA-Schlacken, online auf bmu.de
Als Schlacke wird in der Feuerungstechnik die Asche bezeichnet, wenn sie über ihren Erweichungspunkt erhitzt wurde, so daß sie nicht mehr in feinkörnigem oder pulvrigem Zustand vorliegt, sondern teigig oder gar (zäh-)flüssig wird.
Schlackebildung
Da es sich bei der Asche um amorphes, keramikartiges Materialgemisch handelt, hat diese keinen scharf definierten Schmelzpunkt, sondern die Erweichung erfolgt kontinuierlich über einen weiten Temperaturbereich. Die Viskosität nimmt mit steigender Temperatur ab, die Asche wird klebrig, die feinen Aschekörner agglomerieren und versintern zu größeren Brocken, die Asche wird beginnt zu kriechen und schließlich sogar zu fließen.
Ähnlich wie bei anderen amorphen Stoffen, etwa der Übergangstemperatur von Glas, dem Erweichungstemperatur von Bitumen oder der Erweichungstemperatur von Kunststoffen, lassen sich auch bei Asche verschiedene Kenntemperaturen definieren:
• Sintertemperatur
• Erweichungstemperatur
• Halbkugel-/ Schmelz- / Fließtemperatur
Die Messung der verschiedenen Temperaturen ist genormt, beispielsweise für Kohle in der DIN 51730 oder der ISO 540.[1]
Der Erweichungspunkt liegt je nach Zusammensetzung der Asche zwischen etwa 900 und 1400°C, der Sinterpunkt etwa 100 bis 200 K darunter, der Fließpunkt etwa 100 bis 200 K darüber.
Die oben genannten Temperaturen sind theoretisch nur sehr ungenau vorherzusagen, da das Schmelzverhalten des Stoffgemisches außerordentlich komplex ist.[1] Bereits kleinste Änderungen bei den Stoffanteilen können den Erweichungspunkt stark beeinflussen, wenn das Gemisch ein Eutektikum bildet. Im Allgemeinen steigen die Temperaturen mit zunehmender Inkohlung. Einige Stoffe (etwa manche Kalium-, Aluminium-, Natrium-, Magnesium- und Siliziumverbindungen) sind dafür bekannt, daß sie den Erweichungspunkt massiv herabsetzen. Dies zeigt sich insbesondere bei halmgutartigen Biomassen (Stroh und Gras), die solche Stoffe in erhöhter Konzentration enthalten und die zu den Brennstoffen mit den niedrigsten Ascheerweichungstemperaturen gehört.[2]
Probleme durch Verschlackung und Gegenmaßnahmen
Beim Abkühlen erstarrt und versintert die Schlacke zu einer festen, gesteinsartigen Masse. Je nach maximaler Temperatur und Geschwindigkeit der Abkühlung kann diese porös/brüchig/krümelig bis glas-artig hart sein.
Die Abkühlung und das Erstarren der Schlacke erfolgt beim Übergang aus der heißen Zone der Feuerung in die kalten Randbereiche oder in den eventuell nachgeschalteten Wärmetauscher. Hier bilden sich Anbackungen, die den Wärmeübergang behindern und verschlechtern und die den rauchgasseitigen Druckverlust der Feuerung erhöhen. Man spricht von "Verschlackung" der Feuerung. Im Extremfall können sich große, gefährliche Wechten bilden, die, wenn sie letztlich abbrechen und herunterfallen, erhebliche Schäden anrichten können.
Bei Rostfeuerungen kann durch Schlacke die Bewegung des Rostes blockiert werden oder die Öffnungen für den Unterwind, also die Verbrennungsluft, die von unten durch den Rost strömt, können verklebt werden. Die Aggregate für die Ausschleusung und Förderung der Asche können durch große, harte Schlackebrocken blockiert werden, so daß Brecher vorgesehen werden müssen, die die Brocken zerkleinern. Insbesondere in Müllverbrennungsanlagen enthält der Verbrennungsrückstand neben der eigentlichen Asche auch einen hohen Anteil an inerten Fremdstoffen wie Metallschrott, Glas- und Keramikscherben, Steine, etc., die sich mit der Schlacke vermischen.[3]
Um zu verhindern, daß die Feuerung durch Asche- und Schlackeanbackungen übermäßig verschmutzt, verfügen industrielle Feuerungen und Dampfkessel normalerweise über Reinigungseinrichtungen (Rußbläser, Dampf- oder Wasserbläser-Lanzen, Klopfer/Rüttler, ...) mit denen die Anbackungen im laufenden Betrieb entfernt werden können. Hier zeigt sich, daß Schlacke im Vergleich zu pulvriger Asche wesentlich schwieriger in der Handhabung ist. Sind die Anbackungen so gravierend und hart, daß sie mit den Betriebs-Reinigungseinrichtungen nicht mehr abgelöst werden können, so muss die Feuerung abgestellt werden, um die Anbackungen manuell ("mit bergmännischen Methoden") zu entfernen.
Wegen der Probleme mit Anbackungen ist die Schlackebildung bei Feuerungen normalerweise unerwünscht und es wird versucht, durch geeignete Maßnahmen (beispielsweise Rauchgasrezirkulation) die Temperatur im Feuerraum unterhalb der Ascheerweichungstemperatur zu halten.
Allein bei der Schmelzkammerfeuerung wird die Temperatur bewusst sehr hoch, über dem Schlackefließpunkt, gefahren und die Schlacke läuft an den Wänden des Feuerraums nach unten, wo die Schlacke in ein Wasserbad tropft. Durch die hohen Temperaturen entstehen aber vermehrt umweltschädliche Stickoxide, weshalb dieser Feuerungstyp in neuerer Zeit kaum noch eingesetzt wird.
Verwertung / Entsorgung
Die Art der Verwendung bzw. Entsorgung der Schlacke richtet sich vor allem nach ihrer chemischen Zusammensetzung, insbesondere nach dem Gehalt an Gift- und Schadstoffen. Gefährlich sind dabei vor allem diejenigen Bestandteile, die nicht sicher eingebunden werden, sondern die ausgasen (→ Luftschadstoff) oder durch Regen- oder Grundwasser ausgewaschen ("eluiert") werden können → Wasserschadstoff).
Bestimmte Schadstoffe aus dem Brennstoff bzw. dessen Verbrennung (Schwermetalle, Dioxine, PCB, PAK, ...) haben eine Tendenz, sich an Feststoffe wie die Asche/Schlacke anzulagern. Während sich organische Schadstoffe vor allem in der Flugasche finden, verbleiben Schwermetalle verstärkt in der Feuerraumasche und somit in der Schlacke.[3]
• Schlacke mit geringem Schadstoffgehalt kann gemäß DIN EN 450 als Zuschlagstoff (Künstliche Gesteinskörnung) für nichtmetallisch-anorganische Baustoffe wie Zement, Asphalt, etc. verwendet werden. Hierfür muss die Schlacke auch gewisse mechanische Eigenschaften aufweisen.
• Schlacke mit hohem Schadstoffgehalt muss deponiert werden, wobei der Schadstoffanteil über die Deponieklasse (I bis IV) entscheidet.
Einzelnachweise
1. Technische Universität München - Lehrstuhl Energiesysteme: Ascheschmelzmikroskop, online auf www.es.mw.tum.de (abgerufen am 19. April 2010)
2. Hans Oechsner: Brennstoffeigenschaften von Biomasse, Vortrag auf dem Workshop "Bioenergienutzung in Baden-Württemberg – Heizen mit Getreide", 9. und 22. November 2006, online auf www.landwirtschaft-mlr.baden-wuerttemberg.de (PDF)
3. Zwahr, H. (Hanseatisches Schlackenkontor GmbH, Hamburg): Eigenschaften mineralischer Abfälle, Stand der Aufbereitungstechnik und Untersuchungsverfahren von MVA-Schlacken, online auf bmu.de
Bergematerial
Bergematerial ist im Bergbau die Bezeichnung für das "taube" Nebengestein, das bei Gewinnung von Bodenschätzen anfällt. Es handelt sich dabei um Gesteinsmassen, die beim Abbau des zu gewinnenden Minerals im Hangenden und Liegenden der Lagerstätte, beim Abteufen von Schächten und Auffahren von untertägigen Strecken mit abgebaut werden.
Die Bezeichnung ist insbesondere im untertägigen Kohlebergbau gebräuchlich, im Erzbergbau wird eher vom "Scheidewerk" gesprochen, im Tagebau von "Abraum" bzw. "Zwischenmitteln".
Entwicklung im Ruhrgebiet
Im Ruhrgebiet vor 1920, als noch viele steile Flöze von Hand abgebaut wurden, verbrachte man das Bergematerial fast vollständig zurück in die Grube und verwandte es dort als Bergeversatz.
Durch die zunehmende Mechanisierung und die Verlagerung der Kohlegewinnung in flach gelagerte Kohleflöze musste das anfallende Bergematerial jedoch über Tage gelagert werden und wurde meist in der Nähe des Bergwerkes aufgehaldet. So entstanden die typischen und weit sichtbaren Bergehalden im Umfeld der Bergwerke.[1]
Literatur
• Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7
• Ernst-Ulrich Reuther: Einführung in den Bergbau. 1. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1982, ISBN 3-7739-0390-1
• Heinz Kundel: Kohlengewinnung. 6. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1983, ISBN 3-7739-0389-8
Einzelnachweise
1. Steinkohle Portal
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Wir empfehlen die folgenden DÜRHOLDT-Qualitätsprodukte für Ihr Durchflussmedium:
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Absperrklappen
Kugelhähne
Bergematerial ist im Bergbau die Bezeichnung für das "taube" Nebengestein, das bei Gewinnung von Bodenschätzen anfällt. Es handelt sich dabei um Gesteinsmassen, die beim Abbau des zu gewinnenden Minerals im Hangenden und Liegenden der Lagerstätte, beim Abteufen von Schächten und Auffahren von untertägigen Strecken mit abgebaut werden.
Die Bezeichnung ist insbesondere im untertägigen Kohlebergbau gebräuchlich, im Erzbergbau wird eher vom "Scheidewerk" gesprochen, im Tagebau von "Abraum" bzw. "Zwischenmitteln".
Entwicklung im Ruhrgebiet
Im Ruhrgebiet vor 1920, als noch viele steile Flöze von Hand abgebaut wurden, verbrachte man das Bergematerial fast vollständig zurück in die Grube und verwandte es dort als Bergeversatz.
Durch die zunehmende Mechanisierung und die Verlagerung der Kohlegewinnung in flach gelagerte Kohleflöze musste das anfallende Bergematerial jedoch über Tage gelagert werden und wurde meist in der Nähe des Bergwerkes aufgehaldet. So entstanden die typischen und weit sichtbaren Bergehalden im Umfeld der Bergwerke.[1]
Literatur
• Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1988, ISBN 3-7739-0501-7
• Ernst-Ulrich Reuther: Einführung in den Bergbau. 1. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1982, ISBN 3-7739-0390-1
• Heinz Kundel: Kohlengewinnung. 6. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1983, ISBN 3-7739-0389-8
Einzelnachweise
1. Steinkohle Portal
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Schieber
Absperrklappen
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- Kugelhähne und Kükenhähne
- Sicherheitsventile
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- Manometer
- Stellantriebe
- Armaturen-Zubehör
- Produktsuche
