Schlackeverwertung

Schlackeverwertung bezeichnet die fachgerechte Aufbereitung und Nutzung von metallurgischen Nebenprodukten aus Eisen- und Stahlherstellung sowie aus Nichteisen-Metallprozessen. Ziel ist die sichere, wirtschaftliche und ökologische Umwandlung dieser Stoffe in Sekundärrohstoffe für Bauwesen, Zementindustrie und Verkehrswegebau. In der Praxis treffen Teams im Betonabbruch und Spezialrückbau sowie in der Entkernung und beim Schneiden häufig auf verfestigte Schlackenblöcke, fundamentierte Anlagen und mit Schlacke durchsetzte Betone. Werkzeuge der Darda GmbH – insbesondere Betonzangen für kontrolliertes Öffnen und Stein- und Betonspaltgeräte für Großbrocken – spielen dabei eine Rolle, wenn es um erschütterungsarmes Zerkleinern, selektives Trennen und die Vorbereitung zur weiteren Aufbereitung geht.

Definition: Was versteht man unter Schlackeverwertung

Unter Schlackeverwertung versteht man die Gesamtheit der Prozesse zur Aufbereitung, Klassierung, Qualitätsprüfung und stofflichen Nutzung von Hochofenschlacken (Hüttensand), Stahlwerksschlacken (z. B. LD-/BOF- und EAF-Schlacken) sowie Schlacken aus Nichteisen-Metallurgie. Die Verwertung umfasst mechanische Zerkleinerung, Metallrückgewinnung, Kornband-Einstellung, Stabilisierung bei reaktiven Phasen und den Einsatz in Anwendungen wie Zement- und Betonherstellung, Tragschichten, Asphalt, Schüttungen oder Lärmschutzbau. Sie dient der Ressourcenschonung, reduziert Deponierisiken und kann Treibhausgasemissionen senken, wenn Primärrohstoffe ersetzt werden.

Aufbereitung und Prozesse der Schlackeverwertung

Die Prozesskette beginnt mit der Abkühlung (luftabgekühlt oder wassergranuliert), gefolgt von der Vorzerkleinerung massiver Stücke, dem Sieben und Sortieren nach Korngrößen, der Abscheidung magnetischer und nichtmagnetischer Metalle, der Einstellung definierter Kornbänder und der Qualitätssicherung. In Industriearealen mit begrenztem Platz und sensibler Umgebung werden häufig erschütterungsarme Verfahren gewählt: Betonzangen für schlackenhaltige Betone, Fundament- und Aufbauten sowie Stein- und Betonspaltgeräte für übergroße, basaltähnlich harte Schlackenbrocken. Nach der Stückzerkleinerung folgen weitere Brechstufen, gegebenenfalls Konditionierung zur Volumenstabilität (bei freiem CaO/MgO) und Prüfungen zur Umweltverträglichkeit. Das Ergebnis sind Sekundärbaustoffe mit dokumentierter Güte für definierte Verwendungszwecke.

Arten von Schlacken und technische Eigenschaften

Schlacken unterscheiden sich je nach Herkunft, Abkühlung und chemischer Zusammensetzung. Diese Unterschiede bestimmen Dichte, Kornstruktur, Reaktivität und damit die Eignung für verschiedene Verwertungswege.

Hochofenschlacke (Hüttensand)

Wassergranulierte Hochofenschlacke ist glasig, latent hydraulisch und eignet sich nach Mahlung als Zumahlstoff im Zement oder als Bindemittelkomponente. Luftabgekühlte Varianten bilden grobkristalline, gesteinsähnliche Aggregate für Tragschichten und Schüttungen. Entscheidend sind konstante Qualität, Sulfidgehalte, Kornform und poliertechnische Eigenschaften.

Stahlwerksschlacken (LD-/BOF- und EAF-Schlacken)

Stahlwerksschlacken sind fest, zäh und oft metallhaltig. Sie weisen in der Regel höhere Dichten auf und benötigen gründliche Aufbereitung zur Metallrückgewinnung und zur Sicherstellung der Volumenstabilität. Freies CaO/MgO kann zu Spätreaktionen führen; entsprechende Konditionierung und Prüfungen sind zentral.

Nichteisen-Schlacken

Schlacken aus Kupfer, Nickel oder Zink sind heterogener. Je nach Prozess können sie für Strahlmittel, mineralische Füllstoffe oder nach Stabilisierung als Baustoffe nutzbar sein. Umweltanforderungen stehen hier besonders im Fokus.

Anwendungen und Verwertungswege

Die Verwertung erfolgt in klar abgegrenzten Einsatzfeldern, deren Eignung über Normen, technische Regelwerke und standortbezogene Vorgaben bestimmt wird.

• Zement- und Bindemitteltechnologie: Einsatz von Hüttensandmehl als klinkereinsparender Bestandteil in CEM II/CEM III oder anderen Bindemittelkonzepten.
• Verkehrswegebau: Tragschichten ohne Bindemittel, Asphalttragschichten, Frostschutzschichten sowie Bankette, sofern Eignungs- und Umweltkriterien erfüllt sind.
• Beton mit rezyklierter Gesteinskörnung: Luftabgekühlte Schlacken als Gesteinskörnung in ausgewählten Anwendungen mit geprüften Parametern.
• Erd- und Wasserbau: Stützkörper, Dämme, Lärmschutzwälle, verfüllte Baugruben mit dokumentierter Umweltverträglichkeit.
• Industrielle Anwendungen: Strahlmittel, Filtermaterialien oder Füllstoffe je nach Korngröße und chemischer Beschaffenheit.

Für die Marktfähigkeit sind nachvollziehbare Prüfzeugnisse, konstante Kornbänder, geeignete Kornform und definierte physikalisch-chemische Kennwerte maßgeblich.

Zerkleinerung, selektives Trennen und Werkzeuge

Die Wahl der Zerkleinerungs- und Trenntechnik bestimmt Effizienz, Sicherheit und Qualität der Schlackeverwertung. Mechanische, selektiv wirkende Verfahren reduzieren Vibrationen, Staub und Sekundärschäden an angrenzenden Bauteilen – ein wesentlicher Aspekt im Betonabbruch und Spezialrückbau sowie bei der Entkernung und beim Schneiden in Bestandsanlagen.

Betonzangen im Umgang mit Schlacke

Betonzangen öffnen schlackenhaltige Betone, Fundamentkörper und Aufbauten kontrolliert. Sie trennen Bewehrungsstahl von mineralischer Matrix und schaffen definierte Stückgrößen für nachfolgende Brechstufen. Bei schlackegebundenen Böden und Fundamenten in Stahlwerken oder Gießereien erlaubt die Zange ein leises, präzises Arbeiten mit guter Sicht auf die Trennfuge.

Stein- und Betonspaltgeräte bei übergroßen Schlackenbrocken

Stein- und Betonspaltgeräte erzeugen aus Bohrungen kontrollierte Risse in massiven, dichten Schlackenblöcken (beispielsweise EAF-Schlacke). Das Verfahren ist erschütterungsarm, vermeidet unkontrollierte Sprödbrüche und lässt sich in Hallen oder an sensiblen Peripherien anwenden. Die entstehenden Bruchstücke weisen oft günstige Kanten für Förder- und Sortierprozesse auf.

Ergänzende Werkzeuge im industriellen Umfeld

• Steinspaltzylinder: Für tiefes, gerichtet wirkendes Aufspalten dicker Monolithe.
• Kombischeren und Multi Cutters: Zum Freilegen und Schneiden von Einbauteilen, Profilen, Kanälen und Anlagenteilen im Zuge der Entkernung.
• Stahlscheren: Für das Zerteilen schwerer Stahlkonstruktionen, Träger und Platten aus Prozessumgebungen der Schlackenaufbereitung.
• Tankschneider: Für den Rückbau zylindrischer Behälter, Granulationsbecken oder Leitungssysteme im Umfeld von Schlackenanlagen.
• Hydraulikaggregate: Als Energiequelle für die hydraulischen Anbau- und Handgeräte; Auswahl und Dimensionierung nach Leistungsbedarf und Einsatzumgebung.

Qualitätssicherung, Prüfungen und Akzeptanzkriterien

Die Güte abgesiebter Schlackenprodukte wird durch mechanische und chemische Prüfungen belegt. Ziel ist die Volumenstabilität, die verlässliche Korngrößenverteilung, geeignete Kornform sowie die Einhaltung umweltrelevanter Parameter.

Prüfungen zur Volumenstabilität

Freies CaO/MgO kann zu Ausdehnungen führen. Konditionierungsphasen, Lagerung und standardisierte Ausdehnungstests unterstützen die Beurteilung. Für den Einsatz im Asphalt oder in Tragschichten sind zusätzlich Polier- und Abriebwerte relevant.

Umwelt- und Wasserhaushalt

Eluat- und Sickerwasseruntersuchungen prüfen die Abgabe löslicher Bestandteile. Anforderungen können je nach Region und Verwendungszweck variieren. Projektbeteiligte stimmen die Verwertung vorsorglich mit den zuständigen Stellen ab und dokumentieren Ergebnisse transparent.

Prozessketten im Rückbau und in der Instandsetzung

In Bestandsanlagen der Metallurgie treffen Rückbauteams häufig auf Schlacke in Fundamenten, Kanälen, Becken und Aufbereitungszonen. Strukturierte Abläufe erhöhen Sicherheit und Effizienz.

1. Bestandsaufnahme: Materialarten, Bewehrung, Einbauten, potenzielle Kontaminationen und Zugänglichkeit erfassen.
2. Sicherung und Trennung: Medien trennen, Bereiche absperren, Brand- und Staubschutz einrichten.
3. Vorzerkleinerung: Mit Betonzangen schlackenhaltige Betone öffnen; mit Stein- und Betonspaltgeräten übergroße Schlackenblöcke spalten.
4. Metallfreilegung: Relevante Metallanteile mit Kombischeren oder Stahlscheren separieren, um Sortierqualität zu erhöhen.
5. Klassierung: Sieben, Abscheiden, Kornbänder einstellen; temporäre Lagerung nach Qualitätsklassen.
6. Dokumentation: Prüfungen, Lieferscheine und Verbleib lückenlos festhalten.

Arbeitsschutz, Emissionen und Betriebspraxis

Staub, Lärm, Funkenflug und thermische Restwärme sind typische Risiken in der Schlackelogistik. Erschütterungsarme Methoden mit gezielter Zerkleinerung unterstützen den Emissionsschutz. Persönliche Schutzausrüstung, funkenarmes Arbeiten, Absaugung sowie abgestimmte Verkehrsführung auf dem Betriebshof sind bewährte Maßnahmen. Bei heißen oder frisch erstarrten Schlacken gelten erhöhte Vorsicht und abgestimmte Freigaben.

Ökologische und wirtschaftliche Aspekte

Durch die Substitution natürlicher Gesteinskörnungen und von Klinkeranteilen trägt Schlackeverwertung zur Ressourcenschonung und potenziell zur Minderung von CO₂-Emissionen bei. Wirtschaftlich relevant sind stabile Qualität, kurze Logistikwege, geringe Nachbearbeitung und die Vermeidung von Fehlchargen. Eine sorgfältige Vorzerkleinerung mit passender Werkzeugwahl reduziert Prozesskosten in nachgelagerten Brechstufen.

Herausforderungen und Lösungsansätze in der Schlackeverwertung

• Heterogenität: Konsistente Kornbänder durch fein abgestimmtes Sieben und gezielte Nachzerkleinerung erreichen.
• Übergroße Monolithe: Stein- und Betonspaltgeräte nutzen, um große Blöcke kontrolliert zu spalten und Förderbarkeit herzustellen.
• Metallanhaftungen: Mit Betonzangen freilegen, anschließend mit Scheren trennen, um Metallrückgewinnung zu erhöhen.
• Volumenstabilität: Konditionierung, Lagerzeiten und Prüfungen einplanen; Einsatzbereiche entsprechend wählen.
• Beengte Standorte: Erschütterungsarme, präzise Werkzeuge und mobile Hydraulik einsetzen, um angrenzende Strukturen zu schützen.
• Dokumentation: Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit als fester Bestandteil der Prozesskette verankern.

Bezug zu typischen Einsatzbereichen

In der Praxis berührt Schlackeverwertung mehrere Einsatzbereiche: Im Betonabbruch und Spezialrückbau werden schlackenhaltige Bauteile selektiv geöffnet; bei der Entkernung und beim Schneiden sind präzise Trennschnitte und das Lösen von Einbauten in Anlagenräumen gefragt. Parallelen zum Felsabbruch und Tunnelbau ergeben sich durch die hohe Festigkeit mancher Schlacken – Techniken des gerichteten Spaltens sind übertragbar. In der Natursteingewinnung bekannte Anforderungen an Kornform und Kornband finden sich in ähnlicher Weise in der Schlackenaufbereitung wieder. Im Sondereinsatz – etwa in sensiblen Bereichen mit strengen Emissionsvorgaben – bewähren sich erschütterungsarme Verfahren mit kontrollierter Zerkleinerung.