Metallgewinnung und Umwandlung von LD

MATERIATIS
//
.to
time a sustainable and careful use of our
resources have been the motlvatlon
for lndustry and research institutions to improve the manufacturlne processes of products continuous
one of these activities is to find a valorizailon for the iron and steel making slag in order to
preserve natural resources.
For a
Dr.-lng. Holger Wulfert (Lot's<-ht'r Dipl -lng Michael Keyssner (Lot,schr,), prof. Dr _lng. Horst Michael Ludwig (Ftts)
Dr. rer.nat. Burkart Adamczyk IBAM), Cerrmany
Nachhaltiger und schonender umgang mit den Ressourcen unseres Planeten sind schon lange ein
Motiv, um kontinulerlich Verbesseru ngen in den Herstellungsprozessen von produkten zu erreichen.
Darunter fallen auch lene Aktivitäten, um die bei der E isen- und Stahlerzeugung anfallende Hüttenund Stahlwerksschlacken elner ressourcenschonenden Ve rwendung zuzuführen.
Ecology instead of
dumping - processing of steel slag to a
highly reactive cement
component
0kologie statt Deponie - Aufbereitung von
Stahlwerl<schlacken zu
hochreaktiven Zementkomponenten
34
ZKC92013
LOESCHE CMBH
Metal recovery and convers¡on of steel slag
into highly reactive cement components
Metallgewinnung und Umwandlung von LDSch lacke in hoch reakt¡ ve zementkom ponenten
wwwzkg.de
Alternative raw materials
//
ft¡tATERÌAtli
Dr-lng
'l lntroduction
'l Einleitung
Blastfurnace slag is the result of pig iron production and
is mainly turned into granulated slag. Finely ground it
shows latent hydraulic properties and is already used as
a cement component for many applications. However,
contrary to this, the lesser reactive steel slags (LD and
electric arc ftlrnace slag) generated rluring the steelmaking process, have not been introduced as a composite materiaÌ in cement until now.
Während die
Germany produces approx.
6 million tonnes of
steel slag (:.S million tonnes of LD slag and 1.8 miÌÌion
Holger Wuffert
bei der Roheisenerzeugung entstehende
Hocholenschlacke (H0S) zum großen Teil zu Hüttensand
granuliert wird und in lein aufgemahlener Form aufgrund
der latent-hydraulischen Eigenschaften als Zementkomponente bereits vielfach Verwendung findet, werden die
im Stahlherstellungsprozess anfãllenden wenig reaktiven
Stahlwerksschlacken (LD- und Elektroofen-Schlacken) bislang noch nicht als Kompositzusatz im Zement eingesetzt.
In Deutschland fallen jährlich ca. 6 Mio. t Stahlwerksschlacken an. Davon sind 3,5 Mio. t LD-Schlacke und
zt<c 9
2013 35
MATERIALS
//
Alternative raw materials
Tab. 1 Major oxides
and moduli of the
.
observed slags
Hauptoxide und
Moduli der betrachteten Schlacken
Origlnal
slag
Ausgangsschlacke
si02
CaO
Slag Klinkenveg
Schlacke Klinkerwlg
LD slag
LD-Schlacke
Modifled LD slag
Modifi zierte LD-schlacke
13 9 M.-%
19.6 M.-%
17 M.-%
2.7 M.-%
eingesetzt.
28-8 M.-%
2.7 M.-%
427 M.-%
62.3 M -%
Vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung und
der aktuellen COr-Debatte gibt es bereits weltweit ver_
Mgo
3.3 M -%
3.4 M -%
MnO
5.2 M.-%
3.9 M.-%
o
1.1 M.-%
11 M.-%
4.2 M.-%
2.1 M.-%
P
KSt
70.1
104 3
SM
05
3.6
TM
schiedene Aktivitäten, um Stahlwerksschlacken so zu
modifizieren, dass daraus ein hydraulisch hochreaktives
Material bei gleichzeitiger Rückgewinnung des MetalÌin_
haltes entsteht.
Seit ca. zwei Jahren wird auch von der Loesche GmbH
in Düsseldorf die Thematik der ,Veredlung, von Stahl_
werksschlacken zu einem hoch-reaktiven Zementbe_
standteil bei gÌeichzeitiger Rückgewinnung der Metalle
als ein zentraler Forschungsschwerpunkt angegangen.
Die Bearbeitung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit
dem F.A. Finger-Institut der Bauhaus Universität Weimar
und der Bundesanstalt für Materialforschung und _pni_
fung (BAM), Berlin, Fachbereich 4.4 ,,Thermochemische
10
tonnes of electric a¡c furnace slag) [t]. Depending on its
lime content, this type of slag is used as road construc_
tion material or fertiliser. LD slag aggregates are used
1 Phase composi-
tion of the various
slag samples (XRDRietveld)
Phasenzusammen-
setzung der verschiedenen Schlackenproben
(XRD-Rietveld)
in particular for road construction as a non-bound base
course but also as a bituminous-bound base course and
top layer.
With regard to the preservation of resources and
recent GHG-debates, worldwide there are a,lready vari_
ous activities to modifr steel slag to a hydraulically
highly-reactive material including recovering the metal
content at the same time.
Over the past two years Loesche GmbH, Duesseldorf,
has been considering the subject of 'refrning, steelwork
slag to a highly-reactive cement component, whilst re_
covering the metal content at the same time as a focal
point ofits research efforts and works in close coopera_
tion with the F.A. Finger-Institute of the Bauhaus Uni_
versi\r Weimar, Germany as well as the ,.Bundesanstalt
für Materialforschung und -prüfung" (BAM) (Federal
Institute for Materia_ls Research and Testing), Depart_
ment 4.4 "Thermochemische Reststoffbehandlung und
Wertstoffrückgewinnung".
80
70
I
LD or¡ginal starting slag
ll
Slag "Klinkemeg"
60
346
Die LD-Schlacken enthalten aufgrund ihres Entste_
hungsprozesses bei der Stahlerzeugung noch größere
Mengen Eisen, die zum geringeren Teil metallisch, zum
größeren Teil aber oxidisch gebunden sind. Dabei
kann
das oxidisch gebundene Eisen nicht durch ein physikali_
sches Trennverfahren separiert werden. Hierzu bieten sich
thermochemische Verfahren in reduktiver Atmosphäre
an, die dies zunächst fest in Mineralphasen gebundene
Eisen in eine elementare, metallische Form überÍlihren.
Durch die gezielte Eisenentfrachtung und andere Maß_
nahmen wird die Zusammensetzung der Schmelze in den
optimalen Bildungsbereich frir silikatische K_linkerphasen
(Kalkstandard im Bereich 90 bis 105) überÍÌihrt, so
dass
nach der AbkühÌung ein klinkerähnliches Material mit
hoher Reaktivität entsteht.
Die Hauptmenge des metallischen Eisens wird bei dem
trennt ausgebracht.
Die Versuche wurden mit verschiedenen Stahlwerks_
schlacken in einem Lichtbogenofen der BAM Berlin_Ad_
,t t
22.2
20
'tI
98
51
22
c3s
c2s
I
53
0
36
gebenen Rückgewinnung des Metallanteiies die phasen_
zusammensetzung der Schlacke so zu modifizieren, dass
ein hochwertiges, reaktives Kompositmaterial frir Zement
entsteht.
für
.s 40
Ê
P¡o
10
2 Versuchsergebnisse
Erste Versuchsergebnisse im halbtechnischen Maßstab
haben wiederholt gezeigt, dass es bei dem von Loesche
angewendeten Verfahren möglich ist, parallel zur vorge_
einem nachgeschalteten Zerk_leinerungsprozess auf einer
diese Anwendung modifizierten Loesche_Mühle ge_
ìt)
'd
E
o
U
Reststoffb ehandlung und Wertstoffnickgewinnung,l
von Loesche angewendeten Verfahren direkt im Schmelz_
prozess konzentriert und abgeschieden. Der verbliebene
Eisenanteil im neuen, klinkerähnlichen Material, wird in
òe
6
1,8 Mio. t Elektroofenschlacke [1]. Je nach Kalkgehalt
werden diese Schlacken als Straßenbaustoffoder auch als
Dünger verwendet. Die LD-Schlacken werden insbeson_
dere im Straßenbau in ungebundenen Tragschichten, aber
auch in bituminös gebundenen Trag- und Deckschichten
c3A
12
C4AF
amorphous
phase
lershof mit eingeschmolzenen Materialmengen zwischen
200 und 300 kg durchgefühft.
Die physikalische Trennung des Metalls und die
Mahlung der zementähnlichen modifrzierten Schlacke
erfolgte in einer kleintechnischen Versuchsanlage im
Ë Technikum von Loesche. Die chemischen, mineralogi_
zKC92013
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Alternative raw materials
//
MATERIALS
2 Test results
schen und baustofftechnischen Untersu-
The frrst tests were conducted on a
semi-industrial scale and the repeat-
chungen erfolgten am F.A. Finger Institut der Bauhaus-Universitât in Weimar.
Die Vorbereitung des Materials vor der
able results showed that the procedure
applied by Loesche GmbH enables
modification of the phase composition of the slag into a high-quality,
reactive cement composite material.
Furthermore, this successful modif,cation runs parallel to the specifred
Mahlung, die Metallanalysen und die
tungstechnik GmbH ft Co. KG in Aachen
durchgeftihrt.
o
o
o
o
o
Based on the origination process
during the production ofsteel, LD slag
contains quite a large amount of iron.
Die chemische Zusammensetzung der
untersuchten Schlacken und das Ergebnis der Modifikation, ist in Tabelle I exemplarisch für eine Versuchsreihe dargestellt. Im Vergleich zur unbehandelten
Ausgangsschlacke ist bei der thermisch
behandelten Schlacke die erfolgreiche
anhand des FerOr-Gehaltes deutlich
in a reductive atmosphere lend
themselves perfectþ to this purpose.
During this process, the iron which is
initially bound in its mineral phases
is converted into an elementary metallic form. This selective process of
diminishing the iron concentration
zu erkennen. Durch diese Abtrennung
wurde der Kalkstandard der Schmelze
von 70,1 auf 104,3 angehoben, so dass
die Voraussetzung für eine erfolgreiche
Verklinkerung des Materials gegeben
and other methods, places tle composition of the melt, with respect to its
material, in an optimum range for the
formation of siliceous clinker phases
(clinker standard in tlre range of 9o
to 1o5). Thus, after a cooling period, a
Als wesentliche Mineralphasen wurden in Abhängigkeit der untersuchten
Schlacke die vier Hauptklinkerphasen
Alit (C3S), Belit (C,S), Aluminat (C,A)und
Aluminatferrit (C-AÐ sowie röntgena-
During the method used by Loesche,
the major proportion of metallic iron is
concentrated during the melting process and discharged. The Fe-portion
Glasgehalt von 38,60/0, ohne jedoch eine
entsprechende Reaktivität aufzuweisen.
BAM, Berlin-Adlershof, using a va-
riety of steelworks slag in an electric arc furnace, The melted material
charges each weighed between 2oo
and 30O kg.
The physical separation
of
the
metal and the grinding of the modifred cement slag took place in a sma-ll
test facility at the Loesche Technical
Centre. The chemicaì, mineralogical
and construction material tests were
--:-;
^
:
-
morphe Phasen (Glasphase) detektiert.
Die unbehandelte Ausgangsschlacke
zeigt bereits einen erheblichen BelitAnteil (CrS) von über 200/o und einen
signed for this application.
These tests were conducted at the
Blaine, manual and Blaine,semiautomatic
war.
material similar to clinker occurs with
a high reactivi\r.
that remains in the new, clinker-like
material will be separated in a downstream comminution process, using
a Loesche mill that was specially de-
Blaine, manually operated
Electronic Blainq semi-automatic
Electronic Blaine, fully automatic
Electronic Blaine Dyckerhoff
PC operated Blaine Dyckerhoff,
1 cell and 2 cells
Abtrennung des metallischen Eisens
bonded iron. Thermochemical processes
The ,,Blaine - Master"
The only producer of six
different Blaine apparatus
3 Chemische und mineralogische
Analyseergebnisse
ementary bound metal, a much larger
amount is based on oxide bonding. In
this case, a physical separation process
cannot be used to break up the oxide-
ñ[s
Gesamtbewertung des Metallausbringens wurden durch die Cala Aufberei-
target to recover any metal content in
the slag.
While an insignifrcant portion is el-
li#lIr
Der AJitgehalt der Ausgangsprobe lag
bei lediglich 5 M.-olo (Bild 1).
Nach der Verklinkerung der Schlacke
(,,Klinkerweg") änderte sich der Phasenbestand im Vergleich zur Ausgangsschlacke signifikant. Es wurden nunmehr Alitgehalte von ca. 66 o/o gefunden.
Um sicherzustellen, dass die Ergebnisse
reproduzierbar sind, wurden die Versu-
Blaine, PC operated, fully automatic
Blaine Dyckerhofl
automatic, 1 cell
PC operated, fully
che mehrfach wiederholt. Dabei ergaben
sich in allen Fällen ähnlich hohe Alitgehalte. Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Schlacke ergab
sehr kompakte, bis zu mehreren
ter gro'ße Alitareale (Bild 2).
Millime-
Durch eine Texturätzung sollte versucht werden die Korngrenzen - wenn
vorhanden - zwischen den einzelnen
Kristalliten
in den großflächigen Ali-
conducted at the F.A, Finger Institute
of the Bauhaus Universi\r in Weimar.
tarealen sichtbar zu machen, um Hinweise über die Größe der Alitkristalle
Preparing the material for the grinding process, analysing the metal and
zu bekommen. Die. entsprechende Probe
wurde deshalb nach den elektronenmi-
2KC92013
37
Blaine Dyckerhoff, PC operated, fully
automatic, 2 cells
TESTING Bluhm & Feuerherdt GmbH
Motzener Straße 26 b
12277 Berlin / Germany
Phone: +49 30 710 96 45-0
www.testing.de / info@testin g.de
MATERIALS
//
Alternative raw materials
evaluating the overall meta-l recovery was done by the
Cala Aufbereitungstechnik GmbH tt Co. KG in Aachen,
Germany.
3 Results of the chemical and mineral
analysis
The chemical composition of the tested slag aggregates
and the result of the modiflcation is shown in Table 1
as an example of a single test row. Comparing the thermally treated slag with the untreated raw material slag,
the success of separation ofmetallic iron is evident by
the reduced FerO, content. Based on tlris separation, the
lime standard of the melt was increased from ZO.1 to
104.3. Thus, the prerequisites for a successfi¡l clinkering
process nrere given.
The four main clinker phases alite (CrS), belite (CrS),
aluminate (CrA) and aluminate ferrite (CéI) as well as
X-ray amorphous phases (glassy phase) were detected
as major mineral phases in the tested slag aggregate.
The untreated initial slag already showed a signif,-
cant amount of belite (CrS) in excess of 2oolo; and a
glass content of 38.60/0. However, a corresponding reactivity was not present. The alite content of the initial
sample was merely 5 M.-olo (FiS. 1).
Comparing the initial slag aggregate, after clinkering the slag (so called "Klinkerweg") a number of the
present phases had changed signiflcantly. Now, an alite
2 Polished surface sec-
tion of the "Klinkerweg" specimen with
its determined phases
(SEM; back scattered
electron)
Anschliff der Probe
,,Klinkerweg" mit den
ermittelten Phasen
(REM; Rückstreuelektronenbild)
content of approx. 66 o/o could be found. In order to ensure the results, they were repròducible and the tests
were repeated several times. The results were consistent, producing similar alite contents in each case. Using
a scanning electron microscope, the tests showed very
compact areas of alites that were measurable within a
range of several millimetres (Fig.2).
When etdring the crystal surface, an attempt was
made to make the grain boundaries (if existing) visible between the individual crystals and the large-sur-
kroskopischen Untersuchungen und Elementmappings
nochmals poliert, um die aufgedampfte Kohlenstoffschicht zu entfernen. Danach wurde die Probe frir eine
zusätzliche lichtmikroskopische Untersuchung mit einer
0,5-oloigen Lösung aus Salpetersäure in alkoholischer Lösung geätzt.
Wie das lichtmik¡oskopische Bild 3 zeigt, werden auch
nach längerem Atzen keine weiteren Korngrenzen innerhalb der Alitareale sichtbar. Ein wesentlicher Befund aus
den mikroskopischen Untersuchungen zeigt, dass die gebildeten Alitkristalle im Vergleich mit Aliten aus der konventionellen Klinkerherstellung extreme Größen erreichen.
Des Weiteren ftillt aui dass trotz sehr langsamer Abkühlung der Schmelze an den Aliträndern keinerlei Zerfallsprozesse zu Belit und Freikalk zu beobachten waren.
4 Baustofftech nische
U ntersuchungen
Zur Einschätzung der Reaktivität der verklinkerten Stahlwerksschlacke erfolgten Festigkeitsuntersuchungen gemäß DIN EN 196 an Normmörtelprismen nach 2, 7 und
28 Tagen.
r
¡
¡
Folgende Proben wurden untersucht:
l00o/o Referenzzement CEM I 42,5 R
7Oolo Referenzzement + 300/o Quarzsand (Fraktion
OIZ mm) als inerte Gesteinskörnung
7Oolo Referenzzement + 300/o verklinkerte Schlacke
aus den Schmelzversuchen
Die Mahlung der Schlacken erfolgte
in einer Labor-
Kugelmühle (Zielgröße: spez. Oberfläche nach Blaine
4000 cm'zlg) am F.A. Finger-Institut.
Die Ergebnisse der Druckfestigkeitsprüfungen sind
in Bild 4 dargestellt. Es wird deutlich, dass das neuartige
Material aus dem Loesche-Verfahren ein hohes hydraulisches Potential aufi¡¡eist. Bereits nach zwei Tagen liefert
die Schlacke einen eigenständigen Festigkeitsbeitrag, so
dass die entsprechende Mischung deutlich über dem Fes-
tigkeitsniveau der Vergleichsprobe mit euarzsand liegt.
Nach sieben Tagen hat die entsprechende Mischung das
Festigkeitsniveau des Referenzzementes fast erreicht;
nach 28 Tagen übersteigt sie dies sogar leicht.
5 Mahlung
Die Abtrennung der Eisenanteile aus der thermisch behandelten, erstarrten Stahlwerksschlacke zur Metallnickgewinnung und die Zerkleinerung des hochreaktiven Zementbestandteiles mit genau definierter Kornverteilung
erfolgt durch trockene Aufbereitung auf einer LoescheWälzmühle, die verfahrenstechnisch und konstruktiv in
ihrer Bauart und Betriebsweise auf diese Anwendung
besonders abgestimmt wurde. Die zu zerkleinernde metallhaltige Schlacke wird der Mühle zentral oder seitlich
aufgegeben (Bild 5). Auf der angetriebenen Mahlschüssel wandert das Mahlgut in Folge der Zentrifugalkraft in
Richtung Mahlschüsselrand und gelangt dabei unter die
hydropneumatisch gefederten Mahlwalzen.
Durch die mechanische Beanspruchung unter den
Walzen wird die Mineralfraktion selektiv zerkleinert,
Ë während die Metallpartikel nur oberflächlich von anhaf$ tenden Mineralpartikeln befreit werden und ihre partii kelform weitestgehend beibehatten. Nach erfolgter Zer-
38
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Alternative raw materials
// MATERIALS
3 Light microscopy of
the polished "Klinker-
face alite areas in order to find an indication about the
size of the alite crystals. After the tests in the electron
microscope and after element mappings, the respective
specimen was polished again in order to remove the
carbon coating. Subsequently, the specimen was treated
with a o.5 o/o etching solution consisting of nitric acid in
an alcohol solution in order to analyse the specimen in
an optical microscope.
As Figure 3 shows, after applying the pickling solution for an extended time, additional grain boundaries
within the alite areas are not detectable. Comparing
these generated alite crystals with alites from conventional clinker production, the most signifrcant results of
the microscopic tests show the much larger size of the
alite. Notably, despite a very slow cooling of the melt, a
decay process to belite and free lime cannot be observed
along the boundaries of the alite crystals.
weg" slag specimen
after pickling the
structure
Anschliff der Schlackeprobe ,, Klinkerweg"
nach Atzung (Auflichtmikroskopie, 50-fache
Vergrößerung)
ó
u
tr
c
E
E
(.]
kleinerung werden die Metall- und Mineralpartikel über
4 Materials testing
In order to determine the reactivity of the clinkered
steel slag after 2, 7, and, 28 days, standard morta¡
prisms were subjected to a strength test compliant with
DIN EN 196.
The following samples were tested:
> 100 0/o reference cement CEM I 42.5 R
> 7Oo/o reference cement + 3oo/o silica sand (fraction
Ol2 mm) as a non-reactive inert aggregate
> 7oolo reference cement + 300/o clinkered slag from
the melting tests
The slag was crushed in a laboratory ball mill (targeted
size: spec. surface according to Blaine: 4000 cm'?/g) at
the F.A. Finger-Institute.
The results of the compression strength test are
shown in Figure 4. It becomes clear that the new type
of material derived from the Loesche process exhibits
a high hydraulic potential. Already after two days, the
slag itself supplies a considerable contribution to the
strength development, thus indicating that this particular mixture exceeds the strength level of the comparison
sample made of silica sand, so fa¡. After seven days, the
respective mixture nearly reached the strength level of
the reference cement; in fact, 28 days later, the sample
exceeded this level slightþ
5 Grinding
The separation of the iron content for metal recovery
from the thermally treated, solidifled steel slag and
grinding of the highly reactive cement particles with
an exactly defined grain size distribution is being car-
ried out in a Loesche vertical roller mill. This mill was
matched in its design and operation to meet this particula¡ process application. The metal-containing slag,
which has to be ground is fed from the centre or from
the side into the mill. (Fig. 5) As a result of centrifugal force, the grinding material migrates towards the
periphery of the grinding table and passes underneath
the hydropneumatically spring-loaded grinding rollers.
Under the mechanical load applied by the grinding
rollers during the comminution process, the mineral
den Rand der Mahlschüssel in einen aufwärtsgerichteten
Gasstrom geworfen. Die leichte Mineralfraktion wird vom
Gasstrom zu dem oberhalb der Mühle angeordneten Sichter transportiert, während die Metallpartikel aufgrund
ihrer höheren spezifischen Dichte im Gegenstrom nach
unten in das Austragssystem fallen.
Partikel der Mineralfraktion, denen noch Metall
anhaftet oder die noch nicht auf die gewünschte Produktfeinheit zerkleinert wurden, werden vom Sichterrotor
abgewiesen und gelangen durch Schwerkraft zurück auf
die Mahlschüssel zur erneuten Mahlung.
An der gravitativ ausgetragenen Metallfraktion
können noch geringfügig Anteile der Mineralfraktion
(< 10olo) haften. Sofem die gewünschte Reinheit damit
nicht erreicht wird, werden weitere Konzentrationsschritte wie Magnet- oder Dichtesortierung nachgeschaltet. Der dabei verbleibende Rest an mineralischen
Partikeln wird im K¡eislauf der Mühle wieder zugeflihrt:
Mit diesem Wirþrinzip der Loesche-Mühle ist es möglich nahezu l00o/o des Metallanteiles vom Aufgabegut
zu separieren
Loesche-Mühlen können aufgrund ihres modularen
Konstruktionsprinzips miT 2-,3-, 4- oder 6-Mahlwalzen
ausgerüstet werden, um die Durchsatzanforderungen der
Betreiber zu erflillen.
80
.L
.2d
.7d
4 Comparison of
compressive strengths
of the reference mortar
cement with mixtures 70 o/" reference
cement/30 % quartz
powder or 30 % slag
(LDS-A = initial slag,
LDS-K = modified
"Klinkerweg" slag)
Mörteld ruckfesti gkeiten des Referenzzementes im Vergleich zu
den Mischungen 70 %
Referenzzement/30 %
Quarzmehl (QM)
bzw. 30 % Schlacke
(LDS-A = Ausgangsschlacke, LDS-K =
modifizierte Schlacke
Klinkerweg)
@28d
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10
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*¡f¡ronr
QM
rgs.A
ID'.K
fraction is selectively crushed. The adhering mineral
2Kc92013
39
MATERIALS /
/ Alternative raw materials
5 Operating principle
of the metal application in a Loesche mill
Wirkprinzip der
Loesche-Mühle mit
Metallaustrag
particles are, however, only superficially removed ÍÌom
the metal particles which retain their particle shape to
the greatest possible extent. After successful crushing,
the metal ald mineral particles are discharged through
the periphery of the grinding table into an upwardlydirected flow of gas. The lightweight mineral fraction
is transported by the gas flow to the classifler, which is
installed above the mill. Due to its higher specific density, the metal particles fa-ll downwards against the gas
flow and into the extraction feeder.
Particles of the mineral fraction to which some metal still adheres or which have not been ground to the
required product fineness, will be rejected by the classifier rotor and, fall back due to gravity onto the grinding
table for re-grinding.
It is quite feasible for the small amount of mineral
fraction (< loolo) which still adheres to the meta,l fraction to be discharged downwards. If the required purity
is not achieved, further process steps, such as magnetic
or densi\r separation can be implemented downstream.
The remaining mineral particles are fed back to the
mill's circuit. \ÂIhen applying this operating principle of
the Loesche mill, it is possible to separate almost 1000/o
of the metallic portion ÍÌom the feed material.
Due to their modular design principle, Loesche mills
can be equipped wil|r' 2, 3, 4 or 6 grinding rollers in
order to meet the throughput demands ofthe operators.
'1 Central feeding
2 Grinding table
3 Grinding roller
4 Metal particle
5 Mine¡al fraction
6 Gas flow
7 Classifier
8 Discharge system
9 Grit cone
6 Summary
The available resea¡ch results show, when applying the
processes developed by and under the leadership of
Loesche, it is possible to process steel slag (particularly
shown for LD slag) for iron recovery and to obtain a
hydraulically highly reactive material with a high alite
content, This portion of alite occurs in the respective
post-treated LD slag aggregates in amounts ranging up
to 660/o and is formed during this process in the size of
extremely large crystals.
After two days, a substantial strength development ofthe clinkered slag aggregate can be detected in
the Portland composite cement, which comprises 700/o
CEM I and 300/o modified alite-containing LD slag in
the standard mortar. Comparing the strength development of ordinary Portland cement with composite
cement containing modifred slag its properties were
almost identical after seven days.
In order to continue the comprehensive semi-industrial tests with a wider variety ofsteel slag aggregates,
and to verifz the technical feasibility and economics of
the new procedure for industrial use, the research team
led by Loesche will soon be joined by other industrial
firms. A detailed report on further results related to this
resea¡ch will be provided shortly.
REFERENCES
[1] Merkel, Th.: Ezeugung und NuÞung von produkten
aus Eisenhüttenschlacke 201 1. FEhS-lnstitut für
Baustoff-Forschung. Report Nr. 1 (Juli 2012) 19
6 Zusammenfassung
Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen, dass
es mit dem unter Federführung von Loesche entwickelten
Verfahren möglich ist, aus Stahlwerksschlacken (hier inbesondere eine LD-,Schlacke), neben Eisenmetall, auch ein
hydrauÌisch hochreaktives Material mit hohem A1itgehalt
zu gewinnen. Dieser Alitanteil kommt in entsprechend
nachbehandelten LD-Schlacken in Mengenanteiien bis zu
66 M.-olo vor und bildet sich bei diesem prozess in Form
von extrem großen Kristalliten aus.
Nach zwei Tagen kann am Normenmörtel dieser portlandkompositzemente mit 700/o CEM I und 3Oo/o modifiziefter alithaitiger LD-Schlacke ein eigenstándiger Erhärtungsbeitrag der verklinkerten Schlacke nachgewiesen
werden. Bereits nach sieben Tagen ist die Festigkeitsentwicklung des Portlandkompositzementes mit modifizierter Schlacke im Vergleich zum schlackefreien Referenzzement nahezu identisch.
Zur Fo¡tführung der umfangreichen halbtechnischen Untersuchungen mit unterschiedlichen Stahlwerksschlacken und um die großtechnische Machbarkeit und die Ökonomie des neuen Verfahrens für einen
industrieÌlen Einsatz zu verifizieren wird das Forschungsteam unter Leitung von Loesche zeitnah durch
Industriekonzerne ergänzt. Ûber die weiteren Ergebnisse im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird in Kürze
detailliert berichtet.
40
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