Erste Charakterisierungsmethode für die Morphologie von Schlacken erfolgreich evaluiert
IM ZUGE DES GREEN ZINC-PROJEKTES GELANG ES BEI ERSTEN UNTERSUCHUNGEN IM BEREICH DER SCHLACKENOPTIMIERUNG AUS DER BLEIINDUSTRIE KRISTALLINE UND AMORPHE ANTEILE DER SCHLACKENMORPHOLOGIE ZU UNTERSCHEIDEN. DARAUF AUFBAUEND KANN NUN EINE UMFASSENDERE EVALUIERUNG DER MODIFIZIERTEN SCHLACKEN ERFOLGEN UND SOMIT GEZIELTER EIN ZERO-WASTE KONZEPT FÜR DEN BETRACHTETEN PROZESS ERARBEITET WERDEN.
Schlacken aus der Nichteisenmetallurgie stellen häufig ein Abfallprodukt dar. Ein Ziel dieses Projektes ist es, neben der CO2-Neutralität, Zero-Waste Konzepte für die betrachteten Prozesse zu ermöglichen und die Schlacken somit als Nebenprodukte zu verwerten. Hierfür muss die Schlacke optimiert, also modifiziert – durch Reduktion, Zugabe von Zuschlägen und unterschiedliche Abkühlvorgänge – werden, sodass sie in weiterer Folge in der Bauindustrie eingesetzt werden kann.
Die Charakterisierung entsprechender, optimierter Nebenprodukte stellt jedoch eine entscheidende Herausforderung dar, da eine einfache Elementanalyse keine ausreichenden Informationen über die mögliche Nutzung als Sekundärrohstoff liefert. Eine genaue Kenntnis der Morphologie und Phasen als auch Kornform und -größe ist somit für die Beurteilung geeigneter Verwertungsstrategien unerlässlich.
Erste Erfolge wurden erzielt, indem mithilfe der Durchlichtmikroskopie die Morphologie der produzierten Schlacken genauer bestimmt werden konnte. Dabei sind kristalline und amorphe Bereiche innerhalb der betrachteten Proben klar ersichtlich. Im entsprechenden Versuch im Labormaßstab ist Schlacke aus der Bleiindustrie mit Petrolkoks reduziert, mit Al2O3 und anschließend weiter durch unterschiedliche Abkühlverfahren modifiziert worden. Jeweils ca. 0,5 kg Schlacke wurde einmal in einen Tiegel bei Raumtemperatur (luftgekühlte Probe) und einmal in ein Wasserbad (wassergekühlte Probe) abgegossen.
Mikrostruktur einer mit Petrolkoks reduzierten und mit Al2O3 modifizierten Schlacke der Bleiindustrie, die in einen Tiegel bei Raumtemperatur abgekühlt wurde (luftgekühlte Probe)
Mikrostruktur einer mit Petrolkoks reduzierten und mit Al2O3 modifizierten Schlacke der Bleiindustrie, die in einem Wasserbad abgekühlt wurde (wassergekühlte Probe)
Selbst in dem kurzen Zeitfenster zwischen den beiden Abkühlvarianten ergaben sich deutliche Unterschiede. Die luftgekühlte Probe zeigt deutlich mehr kristalline Phasen als die wassergekühlte Probe. Bei der wassergekühlten Probe hingegen ist die Ausbildung von Kristallen kaum zu erkennen, hier überwiegt der amorphe Anteil. Im Durchlichtmikroskop ist dies bereits im 10 µm-Maßstab zu erkennen.
Wirkungen und Effekte
Aufgrund der immer strengeren Umweltschutzgesetze und der damit verbundenen steigenden Kosten für Deponien wird es für Unternehmen immer attraktiver, Zero-Waste Prozesse zu etablieren und damit Deponien zu vermeiden. Durch die Wiederverwertung der Schlacken können nicht nur die Kosten für die Deponierung vermieden, sondern auch schwerwiegende Umweltbelastungen in Zukunft verhindert werden. Darüber hinaus kann die Wiederaufbereitung und Sanierung bestehender Deponien als eine bedeutende zusätzliche Wertschöpfungsquelle angesehen werden.