Mineralbaustoffe aus Elektroofenschlacke EOS

Transkript

1 Mineralbaustoffe aus Elektroofenschlacke EOS

2 Mineralbaustoffe aus Elektroofenschlacke EOS

3 2 I 3 BSN BSW Stahl-Nebenprodukte GmbH Das Hauptgeschäftsfeld der BSN ist die Verarbeitung und Vermarktung von Nebenprodukten der Stahlerzeugung unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten. Das Unternehmen wurde 1996 gegründet und befindet sich in direkter Nachbarschaft zum Elektrostahlwerk der Badische Stahlwerke GmbH (BSW) in Kehl am Rhein. Die wesentlichen Produkte der BSN sind Mineralbaustoffe aus Elektroofenschlacke (EOS), Feuerfestausbruch, nichtmagnetische Schrottbestandteile (NE-Mischmetalle), Walzenzunder (Eisenoxid) und Separationseisen sowie Zuschlagstoffe für die Stahlproduktion bei BSW. Zur Überwachung dieser Produkte betreibt BSN ein chemisch-analytisches Labor, ein baustofftechnologisches Prüflabor sowie ein Labor zur Qualitätssicherung. EOS die Alternative im Straßen- und Wegebau Die Alternative zu natürlichen Gesteinskörnungen im Straßen-, Wege- und Wasserbau sind hochwertige Mineralbaustoffe aus Elektroofenschlacke EOS. Die Elektroofenschlacke ist eine lava-ähnliche Gesteinsschmelze, die beim Einschmelzen von Schrott und mineralischen Zuschlägen im Elektrolichtbogenofen entsteht. Durch verschiedene Maßnahmen bei der Auswahl der Zuschläge, der Abkühlung und anschließenden Bearbeitung der Schlacke werden die Eigenschaften und die Qualität des Baustoffs EOS zielgerichtet beeinflusst. Die baustofftechnischen Eigenschaften der EOS machen sie besonders geeignet für stark belastete Flächen und Straßen sowie für hochwertige Asphaltbeläge. Die Verwendung des nachwachsenden Rohstoffs EOS als Baustoff leistet einen wertvollen Beitrag zum nachhaltigen Umgang mit natürlichen Ressourcen, da weniger Natursteine abgebaut werden, dadurch die Landschaft geschützt und außerdem die Kreislaufwirtschaft gefördert wird.

4 Einsatzgebiete für EOS

5 4 I 5 Im Verkehrsbau EOS Mineralbaustoffe können im Straßenbau in sämtlichen Schichten, von der Frostschutz- und Schottertragschicht bis zur Asphaltdeckschicht, verwendet werden. Frostschutz- und Schottertragschicht Die kubische Kornform und die raue Oberfläche der EOS Körner bewirken eine hohe Resistenz gegen Verdrückungen und Verschiebungen und damit eine sehr gute Stand- und Tragfähigkeit beim Bau von Frostschutz- und Schottertragschichten. Die in den Regelwerken gestellten Anforderungen an das Verformungsmodul E V2 werden von Tragschichten aus EOS sogar überschritten, so dass im Oberbau die Schichtdicken der Asphalttrag- und Deckschicht reduziert und somit erhebliche Kosten gespart werden können. Asphaltschichten EOS Gesteinskörnungen (Splitte) bieten ideale Voraussetzungen für den Einsatz in standfesten Asphalttragschichten und verschleißarmen Asphaltdeckschichten. Die hohe Rohdichte und Festigkeit der EOS wirken sich äußerst positiv auf die Eigenschaften der aus ihr produzierten Splitte aus. Die Schlagzertrümmerungswerte liegen 18 M.-% und die Absplitterungen nach Frost- und Tauwechsel unter 1,0 M.-%. 100% Brechkornanteil, die kubische Kornform und die raue Oberflächenstruktur verleihen den Asphaltschichten aus EOS einen hohen Verformungswiderstand und außerdem eine dauerhaft gute Griffigkeit und damit hohe Verkehrssicherheit. Gerade an besonders beanspruchten Verkehrsflächen, wie Straßen mit hohem LKW-Aufkommen, Kreuzungsbereichen oder Kreisverkehren, ergeben sich im Vergleich zu natürlichen Mineralbaustoffen längere Standzeiten der Asphaltschichten bei Verwendung von EOS Splitten. Lärmmindernde Asphaltschichten mit OPA-Belag Offenporige Asphalte (OPA) mit EOS sind leise, sicher und langlebig. Durch die offenporige Struktur wird ein Teil der Abrollgeräusche der Reifen geschluckt, daher auch die Bezeichnung Flüsterasphalt. Außerdem wird bei Regen das Wasser durch die Poren schneller von der Oberfläche abgeleitet, so dass keine Sprühfahnen durch vorausfahrende Autos erzeugt werden und zudem die Aquaplaning- Gefahr vermindert ist. Wichtige Anforderung an Splitte für hochwertige Asphaltdeckschichten ist ein hoher Polierwert (PSV-Wert), den EOS Splitte von BSN mit einem Wert von 60 zuverlässig einhalten. BSN-Flüsterasphalte liegen zum Beispiel auf der BAB 8 zwischen Pforzheim Nord und Pforzheim West und bei Karlsbad sowie der BAB 5 zwischen Raststatt und Baden-Baden. Bei der Herstellung von Asphaltgemischen mit EOS muss aufgrund der hohen Rohdichte für die Festlegung des Bindemittelgehalts eine volumetrische Bestimmung vorgenommen werden. Der Bindemittelverbrauch entspricht dem Verbrauch beim Einsatz natürlicher Rohstoffe.

6 Einsatzgebiete für EOS

7 6 I 7 Im Wegebau Bewährt haben sich EOS Mineralbaustoffgemische auch beim Einbau als Deckschichten ohne Bindemittel in Feld- und Waldwegen. Aufgrund der carbonatischen Erhärtung des Wegebaumaterials erfolgt eine Verkittung der einzelnen Schlackekörner, so dass in kurzer Zeit nach dem Einbau ein stabiler und dauerhafter Wegebelag entsteht. Zur Platzbefestigung Mit EOS Gemischen als oberste Schicht einer Platzbefestigung, die ohne Bindemittel hergestellt wird, können Industrieflächen kostengünstig befestigt werden. Im Pflasterbau EOS Gesteinskörnungen eignen sich hervorragend als Bettungs- und Fugenmaterial für Pflasterdecken oder Plattenbeläge. Auch hier ist die hohe Tragfähigkeit vorteilhaft für den Einsatz auf verkehrstechnisch stark beanspruchten Flächen wie z. B. Großparkplätzen. Im Wasserbau Beim Einsatz im Wasserbau sorgen die hohe Rohdichte der EOS sowie die raue kantige Oberflächenstruktur der einzelnen Körner für eine gute Verzahnung und dauerhafte Stabilität der Bauwerke. EOS Wasserbausteine eignen sich zur Uferbefestigung, als Erosionsschutz bei Ufer- und Dammsanierungen, zum Bau von Fangdämmen oder bei Kolkverfüllungen. Im Erdbau Der im Vergleich zu natürlichen Schüttmaterialien große innere Reibungswinkel der EOS ermöglicht den Bau von Dämmen und Wällen mit steileren Böschungswinkeln und damit geringerem Platzbedarf. Als Gabionen-Füllung Die mit groben EOS Körnungen befüllten Drahtkörbe (Gabionen) werden beispielsweise für Lärmschutzmaßnahmen, als Sichtschutz oder zur Gestaltung von Außenanlagen verwendet.

8 Lieferprogramm und Kennwerte EOS Mineralbaustoffe für Verkehrs- und Wasserbau Materialbezeichung / Verwendung Baustoffgemische zur Herstellung von Tragschichten ohne Bindemittel nach TL SoB-StB und TL G SoB-StB Baustoffgemisch zur Herstellung von Tragschichten unter ungebundenen Flächen (Plattenbeläge / Pflasterflächen) und für offenen Einbau Korngemisch / Korngruppe 0/32 0/45 0/32 Baustoffgemisch zur Herstellung von Tragschichten 0/16 Baustoffgemisch zur Herstellung von Tragschichten (Planum) 0/80 0/120 Schottersteine 20/60 Gabionenfüllmaterial 20/60 45/125 Baustoffgemisch zur Wegbefestigung ohne Bindemittel im ländlichen Wegebau Wasserbausteine nach DIN EN , nach BRL 9328 CE zertifiziert Reg.-Nr CPR-F Wasserbausteine gem. TLW 2003 Uferbefestigung in fließenden Gewässern Pflastersand als Bettungs-/Fugenmaterial 0/16 45/125 50/150 0/2 0/5 0/8 EOS Feine und grobe Gesteinskörnungen Materialbezeichung / Verwendung Korngemisch / Korngruppe Gesteinskörnungen für Asphalt und Oberflächenbehandlungen für Straßen, Flugplätze und andere Verkehrsflächen nach DIN EN und TL Gestein-StB CE zertifiziert Reg.-Nr CPR-F /5 5/8 8/11 11/16 16/22 REACH-Registrierung unserer Produkte Seit dem 1. Juni 2007 ist die neue EU-Chemikalienverordnung REACH (Nr. 1907/2006 EG) in Kraft getreten. In diesem Zusammenhang hat die Badische Stahlwerke GmbH als Hersteller die EOS und die sekundärmetallurgische Pfannenschlacke (GHS) fristgerecht registriert. EOS (EINECS-Nr ): Registrierungsnummer GHS (EINECS-Nr , CAS-Nr ): Registrierungsnummer

9 8 I 9 Die typischen Kennwerte der EOS im Überblick: EOS weist eine Reihe von besonderen technischen Eigenschaften auf und kann sich darin mit natürlichen Mineralstoffen messen und sie teilweise sogar übertreffen. Schüttdichte Mittelwert 2,0 t/m³ Trockendichte (Proctordichte) Mittelwert 2,5 t/m³ Rohdichte Mittelwert 3,9 Mg/m³ für Gesteinskörnungen Mittelwert 3,8 Mg/m³ für Baustoffgemische (0/32, 0/45) Mittelwert 3,4 Mg/m³ für Wasserbausteine Schotterschlagwert SD 10 SD 10 29,0 M.-% (Prüfkörnung 35,5/45) Schlagzertrümmerungswert SZ 18,0 M.-% (Prüfkörnung 8/12,5) Los-Angeles-Koeffizient LA 20,0 (Prüfkörnung 10/14) Widerstand gegen Polieren PSV 59 (Prüfkörnung 7/10) Widerstand gegen Frost-Tau-Wechsel Widerstand gegen Frost- Tausalz-Beanspruchung Massenverlust 1,0 M.-% (Prüfkörnung 8/16) Massenverlust 1,0 M.-% (Prüfkörnung 8/16) Wasserdurchlässigkeitsbeiwert 10-3 bis 10-5 m/s (Prüfkörnung 0/32) Raumbeständigkeit Volumenzunahme 3,5 Vol.-% Tragfähigkeit Verformungsmodul E V2 180 MN/m 2 Innerer Reibungswinkel 48 ermittelt im Scherversuch an Baustoffgemisch 0/45 unverdichtet

10 Güteüberwachung und Qualitätssicherung Art der Prüfung Vorschrift / Norm Baustoffgemische Gesteinskörnungen Wasserbausteine Gewinnungsstätte und Aufbereitung Visuell FÜ FÜ FÜ Gesteinskundliche Merkmale Visuell FÜ FÜ FÜ Reinheit und schädliche Bestandteile Visuell WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ Wassergehalt DIN EN WPK + FÜ Korngrößenverteilung DIN EN WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ Feinanteile DIN EN WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ Kornform DIN EN WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ Schüttdichte DIN EN WPK + FÜ FÜ Rohdichte DIN EN WPK + FÜ FÜ FÜ Trockendichte / opt. Wassergehalt DIN EN FÜ Wasseraufnahme unter atm. Druck DIN EN WPK + FÜ FÜ Widerstand gegen Zertrümmerung DIN EN FÜ WPK + FÜ Druckfestigkeit DIN EN 1926 FÜ Raumbeständigkeit DIN EN WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ Widerstand gegen Frost-Tau-Wechsel DIN EN FÜ FÜ FÜ Wasserdurchlässigkeitsbeiwert DIN FÜ Widerstand gegen Frost-Tausalz DIN EN FÜ Widerstand gegen Polieren DIN EN FÜ Affinität zu Bitumen DIN EN FÜ Widerstand gegen Hitzebeanspruchung DIN EN FÜ Organische Verunreinigungen DIN EN FÜ Umweltverträglichkeit DEV-S4-Eluat bzw. Trogeluat WPK + FÜ WPK + FÜ WPK + FÜ WPK = Werkseigene Produktionskontrolle, FÜ = Fremdüberwachung

11 10 I 11 Die EOS unterliegt ständiger Kontrolle Alle Mineralbaustoffe, die BSN herstellt, unterliegen strengen Qualitätskontrollen sowohl durch regelmäßige Eigenüberwachung im Rahmen der werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) im firmeneigenen Baustofflabor als auch durch eine freiwillige Fremdüberwachung durch externe Prüfstellen. Die Güteüberwachung der Produkte wird gemäß den aktuell gültigen TL Gestein StB bzw. TL G SoB-StB sowie den RAL-Bestimmungen für Eisenhüttenschlacken durchgeführt. Der Prüfumfang umfasst sowohl bautechnische Eigenschaften als auch umweltrelevante Merkmale. Die Überwachung und Zertifizierung der Gesteinskörnungen erfolgt nach dem europäischen Konformitätsnachweisverfahren 2+. Auch nach Einführung der europäischen Normen mit dem auf die WPK gestützten Konformitätsnachweissystem 2+ behält BSN die Fremdüberwachung durch neutrale Prüfstellen bei, da regelmäßige Kontrollen durch neutrale, anerkannte Prüfstellen ein wichtiger Baustein für die Gütesicherung sind. Von diesen zusätzlichen Qualitätskontrollen profitieren ausschreibende Stellen und Baufirmen gleichermaßen. Auf Grundlage der Zertifizierung der WPK erklärt BSN die Konformität der EOS Mineralbaustoffe mit den geltenden Vorschriften. Für die hergestellten Produkte wird nach Bauprodukten-Verordnung eine Leistungserklärung ausgestellt und sie dürfen mit dem CE-Zeichen sowie dem Gütesiegel für güteüberwachte Eisenhüttenschlacken gekennzeichnet werden. Darüber hinaus wendet BSN seit 1997 ein zertifiziertes Qualitätsmanagement-System an. Seit 2003 ist das aktuelle Qualitätsmanagement-System nach DIN EN ISO 9001:2008 eingerichtet.

12 Umweltverträglichkeit

13 12 I 13 EOS schont natürliche Ressourcen Neben der sehr guten technischen Eignung ist die Umweltverträglichkeit der EOS Mineralbaustoffe eine Grundvoraussetzung für den Einsatz im Straßen-, Wege- und Wasserbau. Zur Bewertung der Umweltverträglichkeit ist der Einfluss der EOS auf Wasser und Boden bedeutsam. Die wasserwirtschaftliche Verträglichkeit wurde durch umfassende Untersuchungen unter verschiedensten baupraktischen Gegebenheiten festgestellt und wird im Rahmen der umfassenden Güteüberwachung wiederkehrend überprüft. Dabei werden, basierend auf Auslaugverfahren, Parameter wie ph-wert, elektrische Leitfähigkeit und Auslaugung von Schwermetallen ermittelt und bewertet. Die EOS kann die in den geltenden Regelwerken vorgegebenen Richt- und Grenzwerte für die umweltrelevanten Parameter zuverlässig einhalten. Die Erfahrungen zeigen, dass sich bei Auslaugung der EOS mit Wasser ph- Werte im alkalischen Bereich einstellen. Durch Einwirkung von Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) aus der Luft bildet sich Calciumcarbonat, wodurch sich der ph-wert wieder zum Neutralbereich hin verschiebt. Zu den positiven ökologischen Aspekten der Verwendung von EOS gehört die nachhaltige Schonung von Natursteinressourcen. Die BSN GmbH ist in der Liste der güteüberwachten Lieferwerke von Mineralstoffen für den Straßenbau aufgeführt. Der Einbau der EOS Mineralbaustoffe erfolgt gemäß den aktuell gültigen Technischen Lieferbedingungen, mit der Einschränkung, dass EOS nicht in der Schutzzone I und II von Wassergewinnungsgebieten verwendet werden darf.

14 Entstehung der EOS

15 14 I 15 Die Mineralische Zusammensetzung der EOS Die EOS besteht im Wesentlichen aus calciumsilikatischen und eisenhaltigen Mineralien, Eisenoxid verleiht ihr die typische dunkelgraue Farbe. Ebenso wie Naturgestein enthält EOS Schwermetalle als Spurenelemente, die fest in das Kristallgitter eingebunden und somit resistent gegen Auslaugung und Verwitterung sind. Mineral Formel Wüstit, Magnetit, Hämatit Fe x O y Brownmillerit Ca 2 (Al,Fe) 2 O 5 Magnesioferrit MgFe 2 O 4 Gehlenit Ca 2 Al 2 SiO 7 Larnit ß-Dicalciumsilikat Ca 2 SiO 4 Bredigit Ca 7 Mg(SiO 4 ) 4 Bei BSW werden aus Schrott jährlich über 2 Millionen Tonnen Stahl und pro Tonne Stahl rund 150 kg EOS im Elektrolichtbogenverfahren produziert. Der Schrott wird zusammen mit mineralischen Zuschlägen, wie Kalk und Dolomit, durch das Einleiten von elektrischer Energie und unter Sauerstoffzufuhr bei Temperaturen von bis zu C im Lichtbogen aufgeschmolzen. Aus dem Schrott entsteht neuer Stahl, die nichtmetallische Schmelze und die oxidierten Begleitelemente des Stahls bilden die Schlacke. Die Schlacke schwimmt aufgrund ihrer geringeren Dichte auf dem flüssigen Stahl und fließt durch die sogenannte Schlackentür aus dem Ofen in ein vorbereitetes Schlackenbeet. Nach der Abkühlung liegt die Schlacke als künstliches, kristallines Gestein vor, ihre Entstehung ist somit derjenigen natürlicher magmatischer Gesteine wie Granit oder Basalt vergleichbar. Aus der erkalteten Schlacke wird zunächst mit Hilfe von Magneten metallisches Eisen entfernt. Anschließend wird sie, in gleicher Weise wie natürliche Gesteine, in der Produktionsanlage der BSN gebrochen, gesiebt und klassiert. Auf diese Weise werden unterschiedliche Korngemische oder einzelne Körnungen des Mineralbaustoffs EOS gewonnen. Von der Entstehung im Ofen, über die Abkühlung bis zur abschließenden Bearbeitung unternehmen BSW und BSN verschiedenste Anstrengungen, um die Elektroofenschlacke zur Herstellung hochwertiger EOS Mineralbaustoffe nutzbar zu machen. Zum Beispiel können einige Eigenschaften der Schlacke durch die Auswahl der Zuschläge und die Art der Abkühlung gezielt eingestellt werden.

16 BSW Stahl-Nebenprodukte GmbH Graudenzer Straße Kehl Tel Fax Stand: 4/2014