Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Faktoren der Glasbildung von Hüttensand und deren Einfluss auf Glasstruktur und Reaktivität unter Berücksichtigung verschiedener Granulationsverfahren

Ziele:

- Ermittlung unbekannter, das Hüttensandglas beschreibender thermischer und struktureller Kenngrößen und deren Korrelation mit technischen Eigenschaften

- Aufzeigen von Glasstrukturunterschieden bei unterschiedlichen Granulationsanlagen und deren Einflüsse auf die Reaktivität

- Verbesserte Prognose

- Aufzeigen der Steuerungsgrößen als Basis einer Optimierung

Lösungsweg: 7 Arbeitspakete beinhalten

- Charakterisierung von unterschiedlichen Industriehüttensanden bzgl. Zusammensetzung, Kornstruktur, zementtechnischer Eigenschaften sowie Glasstruktur

- statistische Datenanalyse bzgl. der Korrelation Glasstruktur / Reaktivität

- Untersuchungen an trocken erzeugtem Hüttensand

- Veränderung der Glasstruktur in Laborversuchen auf Basis statistischer Versuchsplanung

- Bestandsaufnahme und Praxisversuche in 2 Hüttenwerken

- Erstellung von Handlungsempfehlungen

Wirtschaftliche Bedeutung für KMU:

In der Kette Hüttensanderzeugung, -aufbereitung und -nutzung sowie Anlagenbau stehen unterschiedliche Aspekte im Vordergrund. Für Erzeuger ist wesentlich, bei Prozessänderungen Prognosen über deren Folgen zu treffen und je nach Granulationsanlage die Hüttensandreaktivität zu optimieren. Für Nutzer (Zementhersteller, auch Aufbereiter oder Betonhersteller) ist die Sicherung/Steigerung ihrer technischen und ökologischen Produktqualität wichtig. Anlagenbauer können vorhandene Anlagen modifizieren und neue entsprechend auslegen. Für die aktuelle Neuentwicklung trockener Granulationsverfahren ist das FV von ausschlaggebender Bedeutung für die künftige Marktakzeptanz.

Transfer:

Der AK Baustoffe der FSt. 1 wird während der gesamten Projektdauer über die Ergebnisse informiert werden. Der PA, in dem nicht nur Mitglieder der FSt. 1 vertreten sind, wird den Projektverlauf detailliert diskutieren. Damit ist ein schneller Wissenstransfer gewährleistet. Des weiteren sind umfangreiche Publikationen, Tagungsbeiträge und KMU-Informationen während und nach der Laufzeit geplant

Ergebniszusammenfassung:

Das Projekt belegt erstmals den Zusammenhang zwischen thermischer Vorgeschichte von Hüttensand und seiner Reaktivität im Zement. Eine Korrelation allein zwischen chemischer Zusammensetzung und Reaktivität ist nicht zielführend. Dies hilft Erzeugern und Nutzern von Hüttensand bei der Bewertung der Hüttensandqualität. Die erstmals auf Hüttensande angewandte Hyper-Quenching-Annealing-Calorimetry ermöglichte es, die unter realen Bedingungen eintretenden "echten" Glasübergangstemperaturen (Fiktive Temperaturen) und Abkühlraten für viele Industrie- und Labor-Hüttensande zu bestimmen. Dabei wurden große Unterschiede aufgezeigt. Dies ist für die Diskussion zwischen Stahlwerken und Anlagenbauern wichtig. Ziel muss sein, Hüttensand bei möglichst hoher Fiktiver Temperatur "einzufrieren", da so sein Energieinhalt und seine Reaktivität maximiert werden können.

Die Untersuchungen zeigen, dass bei einem Hüttensand kleinere Partikel deutlich höhere Fiktive Temperaturen und höhere Abkühlraten aufweisen als gröbere Partikel. Daraus erwächst aus Sicht der Optimierung der Hüttensandreaktivität unmittelbar die Aufgabe für einen Anlagenbauer, die Granulationsanlage so auszulegen, dass ein möglichst hoher Anteil feiner Partikel entsteht. Dabei sind allerdings auch andere Aspekte, wie eine vermutlich erschwerte Entwässerung, zu berücksichtigen. Inwieweit bereits existierende Granulationsanlagen so gesteuert oder ggf. modifiziert werden können, dass der Hüttensand feiner als üblich vorliegt, ist derzeit noch unbekannt. Für die aktuellen Arbeiten auf dem Gebiet der trockenen Schlackenabkühlung sind die Ergebnisse bedeutsam da sie erklären, warum die Reaktivität von Hüttensand-Pellets (Rotating-Cup-Prinzip) signifikant niedriger ist als die von herkömmlichem Hüttensand. Die Fiktiven Temperaturen und Abkühlraten der Hüttensand-Pellets sind deutlich niedriger als bei wassergranuliertem Hüttensand. Dies ist zu berücksichtigen, indem ebenfalls der feine Anteil an DSG-Pellets maximiert wird.