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Strahlmittel aus Schlacke

Strahlmittel aus Schlacke



Strahlmittel aus Kupferschlackengranulat

In den Kupfer aus Erzkonzentraten erzeugenden Hütten fallen grosse Quantitäten an Schlacken an. Eines der Gebiete, für die diese überschüssigen Mengen an Schlacke Verwendung finden, ist die Herstellung von Schlackenstrahlmittel. Es besteht hierbei zumeist eine Arbeitsteilung. Die Hüttenwerke erzeugen selber nur das eigentliche Schlackengranulat. Dieses wird sodann an auf diesem Gebiet spezialisierten Firmen geliefert, die das Konfektionieren und den Vertrieb des Strahlmittels besorgen. Was die chemisch( Zusammensetzung der Kupferschlacke anbelangt, so bestehen we­sentliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Erzeugnissen. Diese 'sind durch die Vielfalt der Arbeitsverfahren in den Kupfer­hütten bedingt. Es kann an dieser Stelle nicht auf die Gesamtheit des Produktionsablaufs und die verschiedenen Betriebsverfahren in den Kupferhütten eingegangen werden. Wesentlich für die Zusammensetzung des Schlackengranulates ist jedoch der Umstand, dass der Schmelzprozess bei der Kupfererzeugung in zwei Schmelzstufen erfolgt. Je nachdem, ob die Schlacke aus der ersten oder zweiten Schmelzstufe zur Herstellung des Strahlmittels Ver­wendung findet, ergibt sich eine andere Zusammensetzung des Granulates.


Abb. 1A Anordnung der Ablassöffnungen für Kupferstein und für Schlacke beim Erzflammofen für das Verschmelzen von Kupferkonzentraten auf Kupferstein.
D-D = Längsschnitt durch den Erzflammofen
E-E = Querschnitt durch den Flammofen
A = Abstichöffnung für das Ablassen von Kupferschlacke in der Nähe des Anzugskanals für die Ofengase, bei Ausführung mit «Fuchs»
F = Fuchs für den Abzug der Ofenabgase
H = Abstichöffnung an der Ofensohle für das Ablassen von Kupferstein
T = Kleine Hilfssilos entlang dem Flammofen für die Beschikung mit Kupferkonzentrat (vgl. auch Pos. 4, Abbildung 2)


Abbildung 2 zeigt einen typischen Lay-out der Schmelzofenhal­le einer Kupferhütte. Bei der Verarbeitung der zumeist per Schiff aus Übersee eintreffenden Kupferkonzentrate, in denen das Kup­fer in der Form von Schwefelverbindungen (zumeist als Kupfer­kies = CuFeS2) vorliegt, wird nicht sofort auf die Gewinnung von Rohkupfer hingearbeitet. Aus Gründen, die im metallurgischen Verhalten des Kupfers liegen, wird zuerst ein als Kupferstein be­zeichnetes Zwischenprodukt (englische Bezeichnung «copper matte») erschmolzen. Es ist dies im wesentlichen ein Gemisch von Schwefelkupfer (CuS) und Schwefeleisen (FeS). Da die angeliefer­ten Erzkonzentrate im allgemeinen mehr Schwefel enthalten, als zur Erzielung eines Kupfersteins mit hohem Kupfergehalt vorhan­den sein darf, muss der Überschuss an Schwefel entfernt werden. Dies geschieht zumeist durch Rösten in speziellen Röstöfen. Unter Luftzutritt verbrennt hier der Schwefel zu Schwefeldioxyd (502), das als Gas entweicht. Die an den Schwefel gebunden gewesenen Metalle Kupfer und Eisen bilden Oxyde. Da nur ein Teil des Schwefels entfernt werden muss, so wird im allgemeinen nur eine partielle, d. h. teilweise Röstung durchgeführt.43)

Die aus dem Röstofen kommenden Kupfererze werden sodann in einer ersten Schmelzstufe in einem Flammofen (englisch «reverbe­ratory furnace») auf Kupferstein verarbeitet. Währenddem das ge­röstete Erzkonzentrat nur etwa 15 bis 30% Kupfer enthält, beträgt der Gehalt des Kupfersteins an Kupfer bereits 25 bis 50'10.44) Bei dem in Abb. 2 gezeigten Layout steht der Flammofen in der Mitte der Ofenhalle und ist im Schnitt dargestellt. Die Schlacke schwimmt auf dem geschmolzenen Kupferstein und wird durch die seitlichen Öffnungen (Pos. 5) von Zeit zu Zeit abgezogen. Der Ab­transport erfolgt mittels Schlackenwagen (Pos. 8). Der Kupfer­stein besteht, wie bereits erwähnt, aus den Sulfiden des Kupfers und des Eisens. Das in den Erzen enthaltene Eisenoxyd (FeO) und der Kalk (Ca) bilden die Eisen-Calzium-Silikat-Schlacke. Falls dies für die angestrebte Schlackenzusammensetzung erforderlich ist, können zusätzliche Mengen Kalk und Kieselsäure im Flammofen zugegeben werden. Sowohl Kupferstein als auch die Schlacke lie­gen im Flammofen in flüssiger Form vor, sind jedoch ineinander nicht löslich. Es erfolgt eine Trennung nach dem spezifischen Ge­wicht. Der schwerere flüssige Kupferstein sinkt nach unten. Die leichtere Schlacke schwimmt ebenfalls in flüssiger Form auf der Kupfersteinschicht. Demzufolge liegen die Abstichöffnungen für das Ablassen des flüssigen Kupfersteins unmittelbar über der Herdsohle. Die Öffnungen für das Abstreifen und Ablassen der Schlacke sind entsprechend höher an den Seitenwänden des lang-gestreckten Flammofens angeordnet (siehe Abbildung 2, Pos. 5). Bei anderen Ofenausführungen wiederum wird hingegen die Abstichöffnung für das Ablassen der Schlacke am Ende des Flammofens in der Nähe des Abzugskanals für die Ofenabgase, dem sogenannten «Fuchs», angeordnet (siehe Skizze Bild 1A, Schnitt D-D).



Abb. 2 Typischer Lay-out der Ofenhalle einer Kupferschmelzhütte mit Erzflammofen und Konverter. Der grosse Erzflammofen für das Verschmelzen von Kupfererzkonzentraten auf Kupferstein steht in der Mitte der Ofenhalle und ist im Schnitt dargestellt.
A W = Dampfkesselanlage zur Abwärmeverwertung
E = Erzflammofen von 36,56 Meter Länge für das Verschmelzen von Kupfererzkonzentraten auf Kupferstein
G = Gasabzugshaube der Konverteranlage
K = Konverter für das «Verblasen» von Kupferstein auf Rohkupfer
R = Abstreifer der Förderbandanlage
S = Silobehälter für Kupferkonzentrat
T = Abstreifer der Förderbandanlage mit querlaufendem Ver¬teilerförderband1 = Hallenkran, Tragkraft 60 Tonnen
2 = Kippbehälter der Krananlage für den Transport von Schlacke
3 = Zuführrinne für Eingeben von Schlacke in den Erzflammofen
4 = Kleine Hilfssilos oberhalb des Erzflammofens für das Eingeben des Kupferkonzentrates auf der ganzen Länge des Ofens
5 = Öffnung in der Ofenseitenwand für das Abstreifen der Kupferschlacke
6 = Schmelzbad (Kupferstein) im Flammofen
7 = Abstichöffnungen an der Ofensohle für das Ablassen von Kupferstein
8 = Transportwagen für Kupferschlacke
9 = Schüttelrinnenförderer für Kupfererzkonzentrat
10 = Silobehälter für Zuschlagstoffe (Silikate usw.)
11 = Konvoyer für Kalkstein und andere Zuschlagstoffe
12 = Abscheider in Abgasleitung



Der aus dem Erzflammofen kommende Kupferstein mit einem Kupfergehalt von etwa 25 bis 50% wird sodann in einer zweiten Schmelzstufe, die in einem als Konverter bezeichneten Spezialo­fen durchgeführt wird, zu Rohkupfer (englische Bezeichnung «bli­ster copper») mit einem Kupfergehalt von etwa 98% weiterverar­beitet oder, wie der hüttentechnische Fachausdruck lautet, «ver­blasen». Auch bei dieser zweiten Schmelzstufe im Konverter fallen Silikatschlacken an. Der Konverter hat die Form einer um die Längsachse schwenkbaren Trommel und ist mit einer obenliegen­den Öffnung für das Ein- und Ausgiessen versehen (siehe Abb. 3). Der aus dem Erzflammofen kommende flüssige Kupferstein wird eingegossen und der Konverter sodann so weit zurückgeschwenkt, dass die Trommelöffnung nach oben zeigt, so dass das sich in der nächsten Phase bildende Schwefeldioxyd durch die darüber an­geordnete Gasabzugshaube entweichen kann. Durch seitlich an­geordnete Düsen wird nunmehr Druckluft von 1 atü Pressung in das Schmelzbad eingeblasen, wobei das Schwefeleisen zerlegt wird. Währenddem der Schwefel zu Schwefeldioxyd verbrennt, wird gleichzeitig das Eisen oxydiert und bildet mit den Zuschlag­stoffen eine Silikatschlacke. Auf die Verschlackung des Eisens folgt beim weiteren Blasen die Zerlegung des Schwefelkupfers, bis dass der ganze Schwefel entfernt worden ist. In einem geeigneten Zeit­punkt wird durch Schwenken des Konverters die auf dem Metall­bad schwimmende Silikatschlacke abgegossen.


Bild 3 Konverter für Umschmelzen, d. h. das sogenannte «Verblasen» von Kupferstein zu Rohkupfer.
1 = Beschickungs- und Ausgussöffnung in der Konvertertrommel
2 = Konvertertrommel mit feuerfester Auskleidung
3 = Antriebsmotor mit Untersetzungsgetriebe für das Schwenken des Konverters
4 = Pressluftzuleitung zu der Düsenbatterie (Blasdruck 1 atü)
5 = Düsen für das Einblasen von Pressluft von 1 atü in das Schmelzbad. Im Schnitt A-A ist der zu jeder Düse gehörende, durch die Wandung des Konvertermantels führende Glaskanal gut zu sehen.
6 = Auflagerollen für die Laufkränze der Konvertertrommel


Es ist offensichtlich, dass die Art der zu verarbeitenden Erze bzw. Konzentrate und der Zuschlagstoffe, ebenso wie das Verarbei­tungsverfahren und die Betriebsführung der Öfen in hohem Masse auch die Zusammensetzung der anfallenden Schlacken beeinflus­sen. Wie aus der vorstehenden, notwendigerweise summarischen Darstellung hervorgeht, ergeben sich auch in ein und demselben Hüttenwerk und bei gleichen Ausgangsfaktoren grosse Unter­schiede in der Zusammensetzung der anfallenden Schlacken, je nachdem, ob diese aus dem Erzflammofen oder aber aus dem Kon­verter abgezogen werden. Es ist Aufgabe der Betriebsleitung, aus dem Erzkonzentrat eine möglichst hohe Ausbeute an Kupfer zu erhalten, währenddem vom hüttentechnischen Standpunkt aus die Schlacken ein Abfallprodukt darstellen. Es lässt sich jedoch nicht immer und auch nicht bei jedem Schmelzprozess das gewünschte Ziel erreichen, dass die anfallenden Schlacken einen Kupfergehalt von weniger als 0,5% aufweisen. Im praktischen Betrieb unter­scheidet man deshalb zwischen armen und reichen Schlacken, die man sorgfältig getrennt halten muss, wobei die letzteren wieder in den Schmelzprozess zurückgegeben werden, um das restliche Kupfer ebenfalls herauszuschmelzen. Speziell die aus der ersten Periode des Verblasens von Kupferstein im Konverter stammen­den Schlacken enthalten meist noch mehrere Prozente Kupfer. Diese werden deshalb in flüssiger Form in den Erzflammofen ge­geben. Es handelt sich zumeist um beachtliche Mengen. In der zweiten Periode des Verblasens im Konverter fallen nur noch ge­ringere Schlackenmengen an. Diese sind jedoch noch wesentlich reicher an Kupfer und werden deshalb bei Beginn der nächsten Charge wieder in den Konverter eingesetzt.


Bild 4 Granulieranlage in der Kupferschmelzhütte der Firma Elkington Copper Refiners Ltd. in Walsall, Staffordshire, England, für die Herstellung von Kupferschlackengranulat aus der in der zweiten Schmelzphase im Konverter anfallenden Kupferschlacke. Anmerkung: Rechts im Bild ungefähr in der Mitte ist die Zulaufrinne für die flüssige Kupferschlacke zu sehen. Der Eintritt erfolgt im spitzen Winkel zur Fliessrichtung des Kühlwassers. Das sich bildende Granulat wird durch die Förderschnecke übernommen und fällt sodann durch einen Bodenrost nach unten, von wo aus es sodann mittels eines Greiferkranes abtransportiert wird.


Als «arm» werden jene Schlacken bezeichnet, die einen so gerin­gen Gehalt an Kupfer aufweisen, dass die Ausbeutung dieses ge­ringen Metallinhalts sich nicht mehr lohnt. In früheren Zeiten wur­den diese «armen» Schlacken nicht mehr verwertet, sondern auf Halden geschüttet. Heute werden diese «armen» Schlacken zu verschiedensten Schlackenerzeugnissen verarbeitet, wie zum Bei­spiel: Schotter, Splitt und Brechsand für den Strassenbau und ähn­liche Verwendungszwecke, als Zuschlagstoff zur Betonherstellung, sogenannte Schüttsteine für den Wasser- und Dammbau usw. Zu diesen Erzeugnissen gehören auch die zur Verwendung als Strahlmittel bestimmten Kupferschlackengranulate.

Es sei erwähnt, dass zum Beispiel die Norddeutsche Affinerie in Hamburg etwa 250 000 Tonnen Fertigkupfer pro Jahr produziert. Hierbei fallen pro Tag etwa 1500 Tonnen Schlacken an, während­dem hiervon etwa 40 000 Tonnen im Jahre 1972 zu Strahlmitteln verarbeitet und verkauft worden sind.) Als Ausgangsmaterial werden in diesem Werk hierfür die armen Schlacken aus dem Erz­flammofen, das heisst, aus der ersten Phase des Schmelzprozesses eingesetzt. Auch in anderen Ländern werden ebenfalls bedeutende Mengen von Strahlmitteln aus Kupferschlacken produziert, so in England zum Beispiel durch 3 oder 4 bedeutende Kupferhütten mit entsprechender Ausbringung.

Im Entwurf für die deutsche DIN-Norm 8201 wird unter dem Be­griff Strahlmittel aus Kupferhüttenschlacke ein Produkt verstan­den, das durCh Granulieren der schmelzflüssigen Schlacke oder durch Brechen der bereits erstarrten Schlacke, die bei der Verhüt­tung von Kupfer anfällt, hergestellt wird. Das meist angewendete Verfahren ist das Granulieren. Dieses erfolgt durch Einlaufenlas­sen der flüssigen Schlacke in eine Wasserrinne oder einen Wasser­strahl. Dies hat eine rasche Abkühlung und ein schnelles Erstarren der Schlacke und einen glasig-amorphen Zustand des Materials zur Folge. Es bilden sich Körner von sehr unregelmässiger Form und verschiedener Grösse sowie auch Stückchen. Bild 4 zeigt eine solche Granulieranlage in einem grossen englischen Kupferhüt­tenwerk der Firma Elkington Copper Refiners Ltd. in Walsall, Staffordshire. Es werden etwa 15 000 bis 20 000 Tonnen Schlac­kengranulat pro Jahr für Strahlzwecke hergestellt, wobei flüssige Schlacke aus der zweiten Schmelzstufe, d. h. aus dem Konverter, verarbeitet wird. In der in Bild 4 gezeigten Granulieranlage er­folgt auch die Entwässerung des anfallenden Granulates. Ebenso wie die Norddeutsche Affinerie in Hamburg befasst sich dieses englische Werk nicht selber mit den nachfolgenden Arbeitsstufen, das heisst mit der Konfektionierung, insbesondere der Aussiebung, dem Abwägen und Absacken des Strahlmittels. Das Granulat wird hierzu an eine auf dem Gebiete der Strahlmittel spezialisierte Fir­ma geliefert, die auch den Vertrieb besorgt.)

Bei der in Bild 4 gezeigten Granulieranlage ist der offene Zu­laufkännel für die flüssige Schlacke so angeordnet, dass der Eintritt in einem spitzen Winkel in der Fliessrichtung des Kühlwassers er­folgt, wie dies aus der Photo gut ersichtlich ist. Sodann wird das sich bildende Granulat von einer Förderschnecke übernommen und fällt durch den Bodenrost nach unten. Diese Art des Eintretens der flüssigen Kupferschlacke in die Wasserrinne ist die allgemein übliche Bauart. In den Werken der Norddeutschen Affinerie in Hamburg wird hingegen ein anderes, in der Skizze der Bild 4A schematisch dargestelltes Verfahren angewendet. Der Eintritt der flüssigen Kupferschlacke erfolgt im rechten Winkel zur Fliessrich­tung des Wassers. Vor dem Eintritt in die Granulierrinne ist ein «Schaufel» benanntes, verstellbares Prallblech angebracht. Durch diese Anordnung soll es bis zu einem gewissen Grad möglich sein, die Korngrösse des sich bildenden Granulats zu beeinflussen.


Bild 4A Schematische Darstellung der Arbeitsweise der Granulieranlage für die Herstellung von Kupferschlackengranulat der Norddeutschen Affinerie in Hamburg.
1 = Zulaufrinne für die flüssige Kupferschlacke
2 = Kühl wasserkanal
3 = Fliessrichtung der Kupferschlacke
4 = Kühlwasserzulauf
5 = Abfluss zum Absetzbecken
6 = Verstellbares Prallblech, sogenannte «Schaufel» zur Beeinflussung der Korngrösse des sich bildenden Granulats


Das anfallende, noch unsortierte Korngemisch ist feucht und muss somit zunächst getrocknet werden. Vielfach wird hiermit eine Art thermischer Nachbehandlung verbunden zwecks Verbesserung der Qualität und vor allem um eine grössere Härte des Strahlmit­tels zu erreichen, speziell auch im Hinblick auf eine bessere Stand­zeit und eine geringere Staubentwicklung beim Strahlen.

Als Beispiel sei das der Norddeutschen Affinerie in Hamburg pa­tentierte Verfahren erwähnt. Die in der oben beschriebenen Weise durch Abschrecken im Wasserbad granulierte Kupfer­schlacke wird in feuchtem Zustand in grosse, mit Leichtöl befeuer­te Drehtrommelöfen gegeben und langsam bis auf mindestens 160 °C erhitzt. Die Erwärmung muss langsam vor sich gehen, um die Entstehung von Spannungen im Korngefüge zu vermeiden. Ebenso wichtig ist jedoch auch eine ganz langsame Abkühlung des heissen Granulatgemisches, deren Dauer mindestens 48 Stunden betragen muss. Es werden jedoch Abkühlungszeiten von einer Woche und darüber angewendet. Hierzu wird das erhitzte Strahlmittel in gedeckten Räumen zu grossen Haufen von mindestens 100 m2 Grundfläche und 1,5 m und mehr Höhe aufgeschüttet. Nach beendigter Auskühlung bis auf den Kern folgt nach Bedarf die eigentliche Konfektionierung mit Aussiebung der Korngrössen sowie je nach Bedarf Abwägen und Absacken der Ware.

Der Entwurf für die deutsche DIN-Norm 8201 enthält auch Anga­ben über die zulässigen Anteile der Korngrössen für die verschie­denen Kornklassen (siehe Tab. XVI) In Deutschland wird im all­gemeinen Strahlmittel aus Kupferschlackengranulat jedoch in fol­genden Kornklassen geliefert, was nicht mit der Einteilung gemäss Entwurf übereinstimmt:
  •     Kornklasse 0,25 bis 0,50 mm
  •     Kornklasse 0,25 bis 1,00 mm
  •     Kornklasse 0,50 bis 1,50 mm
  •     Kornklasse 1,00 bis 2,00 mm
  •     Kornklasse 1,50 bis 2,50 mm
  •     Kornklasse 2,00 bis 2,80 mm

Demgegenüber begnügt man sich in England mit einer Aussiebung in zwei Kornklassen. Dies mag mit dem Umstand zusammenhän­gen, dass in England Kupferschlackengranulate nur für Arbeiten im Freien an Ort und Stelle eingesetzt werden, währenddem in Deutschland dieses Strahlmittel seines billigen Preises wegen viel­fach auch in geschlossenen Räumen Verwendung findet. Diese vermittelt nicht nur eine Vergleichsmöglichkeit über die Standzei­ten von Elektrokorund einerseits und Strahlmittel aus Kupfer­schlacke anderseits, sondern auch einen Einblick in die Kornzu­sammensetzung dieser beiden Strahlmittelarten, währenddem in Bild 6 die Siebanalyse von Kupferschlackengranulat aus engli­scher Herstellung derjenigen eines deutschen Werkes gegenüber­gestellt ist.



Bild 6 Gegenüberstellung der Siebanalyse eines Kupferschlackenstrahlmittels englischer Herstellung und einer in Deutschland üblichen Aussiebung im gleichen Korngrössenbereich.
G = Gewichtsanteil der verschiedenen Kornfraktionen in Prozenten
N = Siebnummernbezeichnungen gemäss US-Standardnorm
M = Lichte Weite der Sieböffnungen (linear gemessen) in mm
H = Siebanalyse eines deutschen Kupferschlackenstrahlmittels der Korngrössenklasse 0,25 mm bis 1,0 mm (die gemessenen Werte sind mit + eingetragen)
L = Siebanalyse eines Kupferschlackenstrahlmittels englischer Provenienz vergleichbarer Kornklasse. Die Messwerte sind mit o eingezeichnet. Auffällig ist der wesentlich höhere Anteil der feinen Kornfraktionen.


Auch was die Härte anbelangt bestehen wesentliche Unterschiede zwischen dem in England verwendete Material und dem in Deutschland aus Kupferschlacken hergestellten Strahlmittel. Währenddem zum Beispiel an dem unter der Handelsmarke «Na­stra» vertriebenen Produkt eine Härte nach Vickers von ungefähr 600 kp/mm2 unter Verwendung eines Belastungsgewichtes von 0,5 kp ermittelt wurde, sind die Werte für die in England produzier­ten Granulate wesentlich höher und liegen in der Grössenordnung von 800 kp/mm2 nach Vickers.

Es wird hervorgehoben, dass Kupferschlackengranulat nicht hy­groskopisch sei, und wie aus Abb. 7 hervorgeht, sind die einzel­nen Strahimittelkörner überdies nicht porös, sondern weisen glatte Bruchflächen auf. An und für sich nimmt somit dieses Strahlmittel keine Feuchtigkeit auf. Dies bietet an und für sich einen Vorteil, vor allem beim Arbeiten im Freien. Anderseits muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Verwendung von feuchtem Strahlmittel bestimmt zu Schwierigkeiten in den Strahlmittelleitungen zur Düse und beim Druckstrahlgebläse führen dürften, da ja Kup­ferschlackengranulate ausschliesslich in nach dem Druckluftsy­stem arbeitenden Anlagen eingesetzt werden.


Bild 9: Muster von kupferschlackenstrahlmittel der Kornklasse 0,25 bis 1,0 mm in 10 facher Vergrösserung. In Deutschland hergestelltes Granulat Marke "NASTRA"


Beim Arbeiten im Freien mit verlorenem Strahlmittel muss schon aus wirtschaftlichen Gründen ein Maximum an Flächenleistung herausgeholt werden. Aus diesem Grunde gelangen hohe Blasdrücke von etwa 5,5 bis 7 atü zur Anwendung. In verschiedenen Ländern, vor allem in Deutschland, findet gelegentlich Kupfer­schlackenstrahlmittel seines niedrigen Preises wegen auch in ge­schlossenen Freistrahlräumen Verwendung. Da hier das Strahlmit­tel aufgefangen und wiederverwendet wird, so wird mit viel niedri­geren Blasdrücken gearbeitet, die in der Grössenordnung der auch für Elektrokorund üblichen liegen. Dies hat eine entsprechend starke Staubentwicklung zur Fol­ge. Bei den hohen Strahldrücken bei Arbeiten im Freien ist die Staubentwicklung noch wesentlich grösser. Dies kann auf solchen Baustellen im allgemeinen in Kauf genommen werden, da es sich nur um einen Betrieb während einer beschränkten, meistens nur kurzen Zeitdauer handelt. In geschlossenen Freistrahlräumen hin­gegen stellt auch bei Anwendung normaler Blasdrücke die starke Staubentwicklung Probleme und verursacht Schwierigkeiten durch Überforderung der Staubabsaugung und Überlastung der Staubabscheideanlagen.

In Reparaturwerften werden die von Hand ausgeführten Strahlar­beiten vor allem unter Verwendung von Kupferschlackengranulat ausgeführt. Für diese Zwecke werden ausserordentlich grosse Mengen dieses Strahlmittels verbraucht.


Strahlmittel aus Hochofenschlacke

Bei der Erzeugung von Eisen im Hochofen fallen ebenfalls Schlak­ken an, die in verschiedenen Hüttenwerken zu Granulat für Strahlzwecke aufgearbeitet werden. Beim Abstich des Hochofens wird die auf dem ausfliessenden Eisen schwimmende Schlackenschicht abgestreift und durch Einlaufenlassen in eine Kühlwasserrinne zu Granulat abgeschreckt.


Bild 1 Arbeitsschema der Anlage für die thermische Nachbehandlung von Hochofenschlackengranulat in den Werken der Firma L von Rollsche Eisenwerke AG in Choindez BE zur Herstellung des Eisenschlackenstrahlmittels «Wikorun».
1 = Greiferkran
2 = Silobehälter für aus der Granulieranlage anfallendes Hochofenschlackengranulat
3 = Hochofenschlackengranulat
4 = Rüttelförderer für die gleichmässige Beschickung der Glühtrommel
5 = Ölbefeuerte Drehtrommel für das Trocknen und die thermische Nachbehandlung (Glühen) des Granulats
6 = Ölbrenner
7 = Drehtrommel für die Abkühlung des behandelten Granulats
8 = Elevator für die Hoühförderung des Korngemisches zur Sieb- und Sortieranlage
9 = Nach dem Vibrationssystem arbeitende Siebstation
10 = Fünf nebeneinanderstehende Silos für die verschiedenen Körnungen und zwar:
Silo A für Korngrössen unterhalb 0,8 mm (Wikorun Nr. 40)
Silo B Körnung 0,8 bis 1,1 mm (Wikorun Nr. 22)
Silo C Körnung 1,1 bis 1,4 mm (Wikorun Nr. 16)
Silo D Körnung 1,4 bis 2,5 mm (Wikorun Nr. 12)
Silo U Körnungen grösser als 2,5 mm (Überkorn)
11 = automatische Wiege- und Absackanlage


Als Beispiel für ein solches aus Eisenschlacke hergestelltes Strahlmittel sei das in der Schweiz von der Firma L von Rollsche Eisen­werke AG in ihrem Werk in Choindez/BE hergestellte und unter der Handelsmarke «Wikorun» vertriebene Granulat erwähnt.

Zwecks Verbesserung der Qualität wird hier das Granulat einer thermischen Nachbehandlung unterzogen. Das Prinzip der hierfür bestimmten Anlage geht aus der schematischen Darstellung Abb. 110 hervor. Das in der Granulieranlage anfallende Korngemisch wird mittelst Greiferkranen in einen Vorratssilo transportiert. Von hier aus gelangt das Material über eine Dosier- und Zuspeise­schnecke in eine Glühtrommel, in der das Granulat nicht nur ge­trocknet, sondern auch einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Sodann folgt in einer zweiten Drehtrommel der Kühlprozess. Durch diese thermische Nachbehandlung wird eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften erreicht. So beträgt die Härte nach Vickers ungefähr 620 kp/mm2, währenddem zum Vergleich die in England erzeugten Granulate, die keiner Wärmenachbe­handlung unterzogen werden, nur eine Härte nach Vickers von ungefähr 400 kp/mm2 aufweisen). Das Strahlmittelgemisch wird sodann zu einer nach dem Vibrationssystem arbeitenden Siebsta­tion hochgefördert.

In den Verkauf gelangen nur die vier Kornklassen Nr. 12 bis 40. Unterhalb der zur Siebstation gehörenden Siloanlage befindet sich eine automatische Absack- und Wägeeinrichtung, in der das Strahlmittel in einheitliche Packungen abgefüllt wird.

Es sei erwähnt, dass man sich in England für Eisenschlackengranu­lat mit einer, ausnahmsweise mit zwei Aussiebungen begnügt (sie­he auch Abb. 2).

Bild 2 zeigt die vier Wikorun-Körnungen in zehnfacher Ver­grösserung. Beim Vergleich mit aus Kupferschlacke hergestelltem Strahlmittel fällt sofort die vollständig andersarti­ge Struktur dieses aus Hochofenschlacke bestehenden Granulats auf. Besonders bei den gröberen Körnungen sind in den Wandun­gen zahlreiche poröse Stellen zu sehen. Die Körner sind auch we­sentlich weniger scharfkantig ausgebildet. Ebenso wie Kupfer­schlackenstrahlmittel ist auch aus Eisenschlacke hergestelltes Granulat an und für sich nicht hygroskopisch. Wegen der leichten Porosität der Wände besteht trotzdem eine gewisse, wenn auch kleine Tendenz zur Aufnahme von Feuchtigkeit, so dass im prakti­schen Betrieb stets auf ein gut trockenes Strahlmittel zu achten ist. Granulate aus Hochofenschlacke für Strahlzwecke werden nicht nur in England und der Schweiz, sondern auch in Deutschland her­gestellt und werden zumeist nur dort eingesetzt, wo im Freien mit verlorenem Strahlmittel gearbeitet wird. Das spezifische Gewicht ist niedriger als dasjenige von Kupferschlackengranulat. Aus die­sem Grunde und wegen der geringeren Härte sollte beim Strahlen mit Eisenschlackenstrahlmitteln ein Blasdruck von etwa 4 atü nicht überschritten werden.


Bild 2: Gegenüberstellung der Siebanalyse eines in England aus Hochofenschlacke (Eisenschlacke) hergestellten Strahlmittels und einer ähnlichen Aussiebung des in der Schweiz von der Firma L von Rollsche Eisenwerke AG produzierten Hochofenschlakkenstrahlmittels «Wikorun» (Körnung Nr. 22 Aussiebungsgrenzen 0,8-1,1 mm). Beide Strahlmittel im Neuzustand ungebraucht. G = Gewichtsanteil der verschiedenen Kornfraktionen in Prozenten
N = Siebnummernbezeichnung gemäss US-Standardnorm (siehe Tabelle XII);
M = Lichte Weite der Sieböffnungen (linear gemessen) in mm;
E = Siebanalyse eines Hochofenschlackenstrahlmittels englischer Provenienz Die Messwerte sind mit + eingetragen;
W = Siebanalyse des in der Schweiz hergestellten Eisenschlak¬kenstrahlmittels «Wikorun» Körnung Nr. 22. Die gemessenen Werte sind mit o eingetragen, gemäss Angaben in Bericht EMPA Nr. 55753.



Quelle: Dipl.-Ing. ETH I. Horowitz: Oberflächenbehandlung mittels Strahlmitteln