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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PREPARING AND ACTIVATING STEELWORK SLAGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/077590
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for preparing and activating steelwork slags, preferably a LD slag, as a hydraulic composite material for the cement industry. In this process, liquid steelwork slags are cooled in such a way that they solidify at the earliest after four hours. The solidified steelwork slags are comminuted to a fineness of at least 5500 Blaine to 7000 Blaine and are subsequently fed to be used as a hydraulic composite material for the cement industry.

Inventors:
WULFERT HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/075460
Publication Date:
May 03, 2018
Filing Date:
October 06, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LOESCHE GMBH (DE)
International Classes:
C04B5/00; C04B18/14
Domestic Patent References:
WO2014037020A12014-03-13
WO1994017006A11994-08-04
Foreign References:
EP2843063A12015-03-04
EP2015066348W2015-07-16
Attorney, Agent or Firm:
HEIM, Florian et al. (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Aufbereiten und Aktivieren von Stahlwerksschlacken, vorzugsweise von LD-Schlacke, als hydraulischer Kompositstoffe für die Zementindust- rie,

dadurch gekennzeichnet,

dass flüssige Stahlwerksschlacken abgekühlt werden, wobei sie frühestens in vier Stunden zum Erstarren gebracht werden,

dass in den erstarrten Stahlwerksschlacken mindestens 30 M.-% mineralische kristalline Belitphase vorhanden ist,

dass die erstarrten Stahlwerksschlacken auf eine Feinheit von mindestens 5.500 Blaine bis 7.000 Blaine zerkleinert werden, wobei die Kristalle der Belitphase von sie umgebenden nicht-reaktiven Phasen freigelegt werden, und dass die zerkleinerten Stahlwerksschlacken einer Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erstarrten Stahlwerksschlacken weniger als 20 M.-% röntgenamorphe Anteile nach Rietveld aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass es sich bei den röntgenamorphen Anteilen um kryptokristallines Belit handelt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die flüssigen Stahlwerksschlacken einen Kalkstandard II zwischen 50 und 80 aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die flüssigen Stahlwerksschlacken zwischen 1.400°C und 1.450°C zum Erstarren gebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die flüssige Stahlwerksschlacken vor dem Abkühlen eine Temperatur im Bereich von 1.600°C bis 1.700°C, bevorzugt 1.620°C bis 1.650°C aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zerkleinerten Stahlwerksschlacken der Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie direkt nach dem Mahlen ohne weitere Sichtung zugeführt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass aus den zerkleinerten Stahlwerksschlacken vor dem Zuführen der Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie Feinstkorn mit einer Feinheit von mehr als 8.500 Blaine abgetrennt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die flüssigen Stahlwerksschlacken in Beeten mit einer Schichtdicke von mindestens 90 cm abgekühlt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die erstarrten Stahlwerksschlacken in einer Mühle-Sicher-Kombination zerkleinert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Mühle eine Vertikalwälzmühle, insbesondere des Loesche-Types, verwendet wird.

Description:
Verfahren zum Aufbereiten und Aktivieren von Stahlwerkschlacken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten und Aktivieren von Stahlwerkschlacken, bevorzugt von LD-Schlacken, als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie.

Unter Stahlwerkschlacken können im Sinne der Erfindung LD-Schlacken sowie beispielsweise Elektroofenschlacken (EOS) angesehen werden.

Bei der Stahlerzeugung fallen neben Hochofenschlacken aus der Roheisenherstellung unter anderem Stahlwerkschlacken an, welche auch als LD-Schlacken bezeichnet werden, da sie aus der Schmelze nach dem Linz-Donawitz-Verfahren entstehen. Sie werden ebenfalls als BOF-Schlacken (Basic Oxygen Furnace) bezeichnet. LD- Schlacken weisen einen Gehalt an Klinkerphasen auf, der grundsätzlich auch für eine Verwendung als Kompositmaterial beziehungsweise Kompositstoff in Kompositzementen in Frage kommen könnte. Beispielsweise sind zwischen 3 M.-% und 8 M.- % Alit (C 3 S, Tricalciumsilikat) und zwischen 10 M.-% und 28 M.-% Belit (C 2 S, Dical- ciumsilikat) sowie eine amorphe Glasphase von 5 M.-% bis 40 M.-% vorhanden.

Jedoch ist es noch nicht gelungen, LD-Schlacken derart aufzubereiten, dass die hydraulischen Eigenschaften der vorhandenen Klinker- und Glasphasen verwendet werden können. Aus diesem Grund werden LD-Schlacken anders als Hüttensande gegenwärtig nicht als Kompositstoff für Zement sondern lediglich als Füller im Straßenbau und in geringem Maße auch als Dünger eingesetzt. Abhängig von weiteren Zusatzkomponenten ist es jedoch aufgrund neuerer Bestimmungen nicht mehr möglich, diese Verwendung weiterzuführen, was zu einer zunehmenden Deponierung der LD- Schlacken führt. Allerdings stellt sich die Deponierung aufgrund aktueller EU- Umweltregulierungen als problematisch dar, da bereits teilweise auch eine Deponierung nicht mehr erfolgen darf. Grundsätzlich wäre es daher wünschenswert, die in LD-Schlacke vorhandenen Klinkerphasen Alit und Belit in einer Weise aufarbeiten zu können, sodass das somit entstehende Produkt als Kompositstoff für die Zementindustrie verwendet werden kann. Allerdings ist dies nach der gängigen Lehrbuchmeinung nicht möglich. So zeigen Versuche, dass eine in einer Labor-Kugelmühle auf 3.000 Blaine aufgemahlene LD- Schlacke sich beim Einsatz als Kompositstoff in Zementen nahezu inert verhält. Dies wird nach der gängigen Auffassung aufgrund der Temperaturgenese der Belitphase vermutet, die zu einer nicht-reagierenden Belitmodifikation führen soll.

Seitens der Anmelderin wurde in der zum Anmeldezeitpunkt dieser Anmeldung nicht veröffentlichten PCT-Anmeldung (PCT/EP2015/066348) erkannt, dass es bei einer höchstfeinen Zerkleinerung von LD-Schlacke, beispielsweise auf ca. 1 1 .000 Blaine möglich wird, das hydraulische Potenzial der LD-Schlacke zu mobilisieren, indem mindestens einer Kristallfläche von vorhandenen hydraulisch aktiven Komponenten, wie beispielsweise Belit, freigelegt wird.

Jedoch erfordert eine derart feine Mahlung einen sehr hohen Energieaufwand, so dass es aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten wünschenswert ist, ein Verfahren zu entwickeln, um Stahlwerkschlacken, insbesondere LD-Schlacken, als hydraulischen Kompositstoff für die Zementindustrie unter Einsatz eines geringeren Energieaufwandes verwenden zu können.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten und Aktivieren von Stahlwerkschlacken als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie anzugeben, welches energieeffizient durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Aufbereiten und Aktivieren von Stahlwerksschlacken, vorzugsweise von LD-Schlacken, als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Figuren und deren Erläuterungen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass flüssige Stahlwerksschlacken, insbesondere im Wesentlichen unbehandelt, abgekühlt werden, wobei sie frühestens nach vier Stunden zum Erstarren gebracht werden, wodurch in den erstarr- ten Stahlwerksschlacken mindestens 30 M.-% mineralische kristalline Belitphase vorhanden ist. Anschließend werden die erstarrten Stahlwerksschlacken auf eine Feinheit von zwischen 5.500 Blaine bis 7.000 Blaine zerkleinert, wobei die Kristalle der Belitphase von sie umgebenden nicht-reaktiven Phasen freigelegt werden. Abschließend werden die so zerkleinerten Stahlwerksschlacken einer Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie zugeführt.

Im Rahmen der Erfindung kann unter in Wesentlichen unbehandelt verstanden werden, dass die Stahlwerks- oder LD-Schlacke direkt aus dem vorgeschalteten Herstel- lungsprozess beispielsweise dem Linz-Donawitz-Verfahren ohne weitere Behandlung verwendet wird. Auch sollte keine Beimischung von Zuschlagmitteln vorhanden sein.

Der Erfindung liegen mehrere in Kombination wirkende Grundgedanken und Erkenntnisse zugrunde. Basierend auf den oben angesprochenen Erkenntnissen, dass es möglich ist, das vorhandene Belit zu aktivieren, wurde zuerst vermutet, dass je feiner Stahlwerksschlacken, insbesondere LD-Schlacken, zerkleinert, beispielsweise aufgemahlen, werden, umso größer deren hydraulisches Erhärtungspotenzial wird und sie so besser als Kompositstoff für die Zementindustrie verwendet werden können.

Diese Vermutung beruht darauf, dass man erkannt hat, dass beim feinen Aufmahlen vorhandene Belitkristalle, die normalerweise in Stahlwerksschlacken beziehungsweise LD-Schlacken von nicht-reaktiven Phasen umgeben sind, von diesen nichtreaktiven Phasen freigelegt werden, so dass die Belitkristalle bei einer Verwendung als ZementKompositstoff mit Wasser reagieren können.

Es zeigte sich aber, dass ab einer Aufmahlung von LD-Schlacken auf über 1 1 .000 Blaine keine erhöhte Reaktivität mehr zu erreichen ist. Um dieses Ergebnis genauer zu verstehen, wurden detailliertere Analysen der erstarrten Stahlwerksschlacken am Beispiel von LD-Schlacken durchgeführt. Wie bereits in der Einleitung ausgeführt, nahm man herkömmlicherweise an, dass LD-Schlacken eine mineralische Zusammensetzung von ca. 25% M.-% Alit- und Belitphasen sowie zwischen 5 M.-% bis 40 M.-% röntgenamorphe Phasen nach Rietveld aufweisen. Mittels detaillierter ras- terelektronenmikroskopischer Untersuchungen wurde bei der Analyse der röntgen- amorphen Phase erkannt, dass es sich hierbei nicht wie allgemein vermutet, um eine Glasphase sondern um äußerst kleines kryptokristallines Belit handelt, welches in der Röntgendiffaktometrie nicht als eigenständige Phase detektiert werden kann.

Hieraus folgt die weitere Erkenntnis, dass bei LD-Schlacken auch aus unterschiedlichen Stahlwerken die Sunnnne aus der Belitphase und der rontgenamorphen Phase nach Rietveld jeweils in M.-% im Wesentlichen gleich ist.

Zunächst folgte man der gängigen Zementlehre mit der Annahme, dass der krypto- kristalline Anteil den reaktiven Part eines Kompositstoffes darstellt. Dies konnte jedoch in Versuchsreihen nicht nachgewiesen werden. Eine weitere Analyse ergab, dass wie zuvor bereits in Bezug auf die Belitkristalle erkannt, auch die kryptokristalli- nen Phasen von nicht-reaktiven Phasen, beispielsweise eisenhaltigen Mineralphasen, ab- und eingeschlossen sind.

Auch bei einer Aufmahlung auf über 1 1 .000 Blaine war es nicht möglich, diese Umhüllung der kryptokristallinen Kristalle zu entfernen, so dass es unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht möglich war, diese Phase zu aktivieren.

Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde entsprechend der Erfindung weiter gefolgert, dass es für eine wirtschaftliche Verwertung von Stahlwerksschlacken notwendig ist, den Anteil an rontgenamorphen Phasen nach Rietveld beziehungsweise des kryptokristallinen Belit zu minimieren und dass dies aufgrund der konstanten Summe aus Belit und kryptokristallinen Belit vermutlich zu einer Verschiebung der M.-% in die Belitphase führen wird.

Daher schlägt die Erfindung vor, flüssige Stahlwerksschlacken langsam abzukühlen. Es hat sich herausgestellt, dass es bereits ausreicht, Stahlwerksschlacken derart abzukühlen, dass sie frühestens nach 4 Stunden zum Erstarren gebracht werden. Teilweise können noch bessere Ergebnisse erreicht werden, wenn das Erstarren erst nach 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 18, 24 oder 48 Stunden geschieht.

Derartig abgekühlte Stahlwerksschlacken, insbesondere LD-Schlacken, weisen einen unverhältnismäßig hohen Anteil an kristallinem Belit auf, der bei einer moderaten Feinheit von bereits zwischen 5.500 Blaine und 7.000 Blaine freigelegt und aktiviert werden kann. Zusammenfassend ist es daher durch eine gezielte langsame Abkühlung möglich, in Stahlwerksschlacken, insbesondere LD-Schlacken, den Anteil an der kristallinen Belitphase zu erhöhen und den Anteil der röntgenamorphen Phase beziehungsweise des kryptokristallinen Belits zu verringern. Dies hat zur Folge, dass mit einem vertretbaren Zerkleinerungs- beziehungsweise Mahlaufwand das Belit freigelegt und damit aktiviert werden kann und somit einer Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie zugeführt werden kann.

Bevorzugt ist es, wenn die erstarrten Stahlwerksschlacken, insbesondere LD- Schlacke, weniger als 20 M.-% röntgenamorphe Anteile nach Rietveld aufweisen. Bei den röntgenamorphen Anteilen handelt es sich insbesondere um kryptokristalli- nes Belit. Wie bereits beschrieben, besteht ein Zusammenhang zwischen dem normalen Belitanteil in Stahlwerksschlacken und dem als röntgenamorphe Phase detektierten kryptokristallinen Belit. Je geringer der Anteil dieses kryptokristallinen Belits in den erstarrten Stahlwerksschlacken, zum Beispiel LD-Schlacke, ist, umso höher ist der Anteil an kristalliner Belitphase jeweils in M.-%. Dies bedeutet, dass bevorzugterweise die flüssigen Stahlwerksschlacken, beziehungsweise die LD- Schlacken, derart abgekühlt werden, dass der kryptokristalline Belitanteil sich minimiert und der Belitanteil sich also erhöht, so dass das Erhärtungspotenzial der erstarrten Stahlwerksschlacken nach dem Aufmahlen maximiert werden kann.

Bei weiteren Analysen hat sich herausgestellt, dass die flüssigen Stahlwerksschlacken, insbesondere die LD-Schlacken, vorzugsweise einen Kalkstandard II zwischen 50 und 80 aufweisen. In diesem Zusammenhang wird von einem Kalkstandard II (Kst II), der wie folgt definiert ist, ausgegangen:

100 CaO

KSt II =

2,80 Si0 2 + 1,8 Al 2 0 3 + 0,65 Fe 2 0 3

Es hat sich herausgestellt, dass sofern die flüssigen Stahlwerksschlacken beziehungsweise LD-Schlacken eine Zusammensetzung aufweisen, welche den geforderten Kalkstandard hat, ein Ausbilden der Belitphase unterstützt wird, beziehungsweise erst möglich ist. Da wie beschrieben, es eine Intention der Erfindung ist, die Belitpha- se zu maximieren, kann dies auch durch das Einstellen, beispielsweise Dotieren des gewünschten Kalkstandards beeinflusst werden.

Grundsätzlich können die flüssigen Stahlwerksschlacken, insbesondere die LD- Schlacken, vor dem Abkühlen und Erstarren eine Temperatur zwischen 1600°C bis 1700°C, bevorzugt zwischen 1620°C und 1650°C, aufweisen. Ein Erstarren der flüssigen Stahlwerksschlacken tritt bei einer Temperatur zwischen 1400°C und 1450°C auf. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere die Temperaturbereiche für flüssige Stahlwerksschlacken einen guten Kompromiss zwischen den Anforderungen an das Material der Gefäße, beispielsweise den Ofen oder der Pfanne, in denen die flüssigen Stahlwerksschlacken behandelt und/oder transportiert werden, und einer großen Belitausbildung haben, da dieser Temperaturbereich keinen oder kaum Ein- fluss auf die Belitausbildung in der erstarrten Schlacke hat. Auch ist eine möglichst geringe Temperatur für das Bedienpersonal wünschenswert, da hierdurch weniger Aufwand für Temperaturschutz notwendig wird.

Grundsätzlich ist es möglich, dass die gemahlenen Stahlwerksschlacken, insbesondere LD-Schlacken, der Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie direkt nach dem Zerkleinern, insbesondere dem Mahlen, ohne eine weitere Sichtung zugeführt werden. Die aufbereiteten und zerkleinerten, insbesondere gemahlenen, Stahlwerksschlacken weisen genügend gewünschte Eigenschaften auf, um sie direkt als hydraulische Kompositstoffe für die Zementindustrie zu verwenden.

Um jedoch einen noch höherwertigen Kompositstoff zu erzeugen, ist es auch möglich, dass aus den gemahlenen Stahlwerksschlacken vor der Verwendung als hydraulischer Kompositstoff für die Zementindustrie Feinstkorn mit einer Feinheit von mehr als 8.500 Blaine abgetrennt wird.

Zunächst einmal ist zu erläutern, dass beim Zerkleinern, insbesondere dem Mahlen von Mahlgut, eine Verteilung der Feinheit im gemahlenen Mahlgut vorliegt. Hierbei handelt es sich um eine Verteilung, je nach Mühle, die mit einer Gaußverteilung vergleichbar ist. Daher liegen auch bei einer gewünschten Feinheit zwischen 5.500 Blaine und 7.000 Blaine Materialien vor, die eine Feinheit über diesem Bereich, beispielsweise über 8.500 Blaine, aufweisen. Hierbei wurde erkannt, dass diese äußerst feinen Anteile zumeist gerade das kryptokristalline Belit sind, welches als nicht-aktivierbar anzusehen ist. Wird dieses kryptokristalline Belit, welches beispielsweise 20 M.-% oder weniger M.-% ausmachen kann, abgetrennt, so kann die Reaktivität der gemahlenen Stahlwerksschlacke beziehungsweise LD-Schlacke noch weiter in Bezug auf die Gesamtmasse erhöht werden.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf bestimmte Abkühlmethoden für flüssige Stahlwerksschlacken, so lange das geforderte langsame Erstarren erreicht wird. Eine vorteilhafte Methode zum definierten Abkühlen ist beispielsweise, die flüssigen Stahlwerksschlacken oder LD-Schlacke in Beeten mit einer Schichtdicke von mindestens 90 cm auszubringen und dort ohne zusätzliche aktive Abkühlmittel abzukühlen zu lassen. Selbstverständlich können auch, sofern die oben angesprochenen Zeiten zumindest für den Kernbereich der zu erstarrenden Stahlwerksschlacken eingehalten sind, aktive Abkühlhilfen, beispielsweise eine Wasseraufdüsung, für die Oberfläche eingesetzt werden.

Zum Zerkleinern der erstarrten Stahlwerksschlacken beziehungsweise LD-Schlacke wird vorteilhafterweise eine Mühle-Sichter-Kombination verwendet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Mühle-Sichter-Kombination mit einer Vertikalwälzmühle, insbesondere des LOESCHE-Typs, handeln. Mühle-Sichter-Kombinationen weisen eine gute Energieeffizienz für die notwendige feine Zerkleinerung von mindestens 5.500 Blaine auf. Die Verwendung von Vertikalwälzmühlen, insbesondere des LOESCHE-Typs, hat sich als vorteilhaft erwiesen, da neben der Zerkleinerung auch Scherkräfte auf das Mahlgut einwirken und so in den Belitkristallen zum Teil Mikro- risse erzeugt werden, die bei der späteren Reaktion mit Wasser diese Reaktion positiv beeinflussen.

Eine Mühle-Sichter-Kombination ist eine Kombination einer Zerkleinerungsmühle mit nachgeschalteten Sichter, wobei der Sichter sich direkt an den Mahlraum anschließen kann, jedoch auch weiterentfernt angeordnet sein kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine erste rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer

LD-Schlacke mit abgeschirmten für Wasser nicht zugänglichen Belit Fig. 2 eine zweite rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer

LD-Schlacke mit Belit und kryptokristallinen (röntgenamor- phen) Belit

Fig. 3 eine erste rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer gemahlenen LD-Schlacke mit freigelegten Belit

Fig. 4 eine zweite rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer gemahlenen LD-Schlacke mit auch nach der Mahlung abgeschirmten kryptokristallinen Belit

Fig. 5 eine dritte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer gemahlenen LD-Schlacke mit freigelegtem Belit und Rissinduktion infolge der Mahltechnologie (Vertikalwälzmühle)

In der nachfolgenden Tabelle ist die durchschnittliche Zusammensetzung der Hauptkomponenten von LD-Schlacken mittels RFA in M.-% angegeben. Hieraus ergibt sich ein durchschnittlicher Kalkstandard II von ca. 73,1 .

Tabelle 1

Demgegenüber ist in Tabelle 2 die mineralische Phasenzusammensetzung bezüglich der Hauptkomponenten nach Rietveld in M.-% zum einen für durchschnittliche LD- Schlacken und zum anderen für eine entsprechend der Erfindung abgekühlte LD- Schlacke angeführt.

Tabelle 2 Entsprechend der Erfindung ist vorgesehen, dass die flüssige LD-Schlacke derart abgekühlt wird, dass sie frühestens nach 4 Stunden erstarrt. Dies hat, wie aus Tabelle 2 zu ersehen, neben anderen Effekten auch den Effekt, dass sich der Anteil der als röntgenamorph detektierten Phase deutlich verringert, wohingegen sich der Anteil an Belit deutlich erhöht. Die weiteren Unterschiede in weiteren Phasen beruhen zum Teil darauf, dass hier eine durchschnittliche LD-Schlackenzusammensetzung gegenüber einem konkret erhaltenen Produkt, nämlich der erfindungsgemäßen LD- Schlacke angegeben ist.

Dies hat zur Folge, wie entsprechend der Erfindung erkannt wurde, dass der wenig reaktive röntgenamorphe Anteil reduziert wird, wohingegen der als aktiv anzusehende Anteil an Belit erhöht wird. Da dies bereits durch ein geeignetes Kühlregime erreicht wird, bedeutet dies, dass ohne zusätzliches Einbringen von Energie, beispielsweise durch besonders feines Aufmahlen, das Erhärtungspotential der LD- Schlacke für die Zementindustrie deutlich erhöht werden kann. Allerdings muss entsprechend der Erfindung auch berücksichtigt werden, dass nicht allein ein entsprechendes Abkühlregime ausreicht, um aus bisher für die Zementindustrie nicht als relevant angesehenen LD-Schlacken einen hochwertigen Kompositstoff herzustellen.

Hierfür ist es entsprechend der Erfindung zusätzlich zwingend erforderlich, dass die LD-Schlacke entsprechend zerkleinert wird. Bevorzugt wird das mittels einer Mahlung auf einen Bereich zwischen 5.500 Blaine und 7.000 Blaine durchgeführt. Die Zerkleinerung kann vorteilhafterweise auch in Richtung von 6.000 bis 6.500 Blaine vorgesehen sein.

Im Rahmen der Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, diese Zerkleinerung mittels Wälzmühlen, insbesondere Vertikalwälzmühlen, durchzuführen. Besonders geeignet hierzu hat sich der LOESCHE-Typ einer Vertikalwälzmühle herausgestellt, da er neben einer Zerkleinerung auch noch zusätzliche Kräfte, insbesondere Scherkräfte, auf das Mahlgut einbringt, welche sich im Folgenden positiv auf das Endprodukt auswirken.

In Fig. 1 ist eine erste rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer LD-Schlacke dargestellt, welche nicht entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren abgekühlt wurde. Dies bedeutet, dass diese Schlacke, wie oft üblich, beispielsweise durch intensive Wasserzugabe aktiv gekühlt wurde.

In der Figur stehen die verwendeten Abkürzungen für Magnesiumwüstit (Mg-W), Brownmillerit (C 4 AF), Freikalk (FK), röntgenamorphe Phase (AP), Eisenwüstit (Fe- W), metallisches Eisen (Fe-met) sowie Srebrodolskit (SR).

Zum einen bestätigt diese rasterelektronenmikroskopische Aufnahme die Phasenzusammensetzung, welche nach Rietveld ermittelt wurde. Zum anderen ist zu erkennen, dass das als reaktiv vermutete Belit von Magnesiumwüstit sowie Srebrodolskit umgeben ist. Diese Phasen sind als nicht-reaktiv bekannt. Anders ausgedrückt wird die reaktive Belitphase durch nicht-reaktive, insbesondere eisenhaltige, Phasen, abgeschirmt, so dass es nicht zu einem Wasserzutritt und somit zu keiner Hydration kommen kann.

In Fig. 2 ist in einer ähnlichen Auflösung wie in Fig. 1 ebenfalls eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von herkömmlicher LD-Schlacke dargestellt. Hierauf ist erkennbar, dass es sich entgegen der gängigen Lehrmeinung bei der nach Rietveld detektierten röntgenamorphen Phase nicht um eine Glasphase, sondern um kryptokristallines Belit handelt. Dieses wird auch als röntgenamorpher Belit bezeichnet. Diese kryptokristallinen Kristalle sind wiederum durch Eisenwüstit (Fe-W) umgeben, welches nicht-reaktiv sind.

In den Figuren 3 und 4 ist nun wiederum jeweils eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von LD-Schlacke dargestellt, die hier jedoch mittels einer LOESCHE- Mühle auf eine Feinheit von ca. 7000 gemahlen wurde.

Wie aus den Abbildungen ersichtlich, ist das Belit von umgebenden nicht-reaktiven Phasen getrennt worden, so dass es bei Wassereintritt aktiv zur Festigkeitsbildung beitragen kann. Demgegenüber kann insbesondere aus Fig. 4 gesehen werden, dass selbst bei einer derart feinen Aufmahlung die kryptokristalline Belitphase, welche weiter als AP gekennzeichnet ist, immer noch von nicht-reaktiven Phasen umgeben ist und ein Freilegen der kryptokristallinen Belitphase nicht möglich war.

Aus der Erkenntnis, dass es sich zum einen nicht um eine Glasphase, sondern um eine kryptokristalline Belitphase handelt und zum anderen, dass selbst bei einer Aufmahlung auf ca. 7.000 Blaine es nicht möglich ist, auch die kryptokristallinen Kristalle freizulegen, wurde entsprechend der Erfindung erkannt, dass bei einer langsamen Abkühlung das Kristallwachstum angeregt wird und aus den kryptokristallinen Kristallen eine normale Belitstruktur entsteht. Dies hat zur Folge, dass bei einer Aufmahlung ein höherer M.-%-Anteil von Belit vorhanden ist und gleichzeitig freigelegt werden kann, so dass die gemahlene entsprechend der Erfindung abgekühlte LD- Schlacke reaktiver ist als herkömmliche LD-Schlacke.

Ein Vorteil der Verwendung einer Vertikalwälzmühle, insbesondere einer LOESCHE- Mühle, ist in Fig. 5 gezeigt. Diese Figur stellt ebenfalls eine rasterelektronenmikro- skopische Aufnahme einer gemahlenen LD-Schlacke dar. Hierbei ist aus dem Randbereich des Belit sowie durch die vorhandenen Anrisse sichtbar, dass nicht nur die Oberfläche beim Wassereintritt mit Wasser in Verbindung kommt, sondern das Wasser auch tiefer in den Kristall eindringen kann. Dies hat wiederum eine deutlich schnellere und intensivere Reaktion zur Folge. Ein derartiges Erzeugen von Rissen in den Belitkristallen sowie an deren Rand wird insbesondere bei der Verwendung einer Vertikalwälzmühle des LOESCHE-Typs zur Zerkleinerung erreicht.

Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, LD-Schlacken für eine Verwendung als Kompositstoff in der Zementindustrie in energieeffizienter Weise aufzubereiten.