Die Erhöhung der Wärmespeicherkapazität von Kalksandsteinen durch die Verwendung metallurgischer Schlacken

Abstract

Das deutsche Klimaschutzgesetz und der European Green Deal prägen maßgeblich die wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklung der kommenden Jahrzehnte und erfordern auch von der Kalksandsteinindustrie weitreichende Anpassungen. Neben dem Einsatz umweltfreundlicher, ressourceneffizienter und innovativer Technologien gewinnt insbesondere die verstärkte Nutzung von Sekundärrohstoffen, wie beispielsweise metallurgischen Schlacken, bei der Herstellung von Kalksandsteinen zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit konnte gezeigt werden, dass durch die Zugabe metallurgischer Schlacken technische Eigenschaften von Kalksandsteinen – insbesondere die Wärmespeicherkapazität – gezielt verbessert werden können. Die hierfür erforderlichen Herstellparameter für Produkte mit erhöhter Wärmespeicherkapazität sowie deren weitere qualitätsrelevante Eigenschaften wurden experimentell ermittelt. Dabei konnten die folgenden Forschungsziele erreicht werden: • Ermittlung der relevanten Herstellparameter zur Steigerung der Wärmespeicherkapazität von Kalksandsteinen durch den Einsatz unterschiedlicher metallurgischer Schlacken • Identifikation zielführender Schlackenarten bei gleichbleibender oder verbesserter Kalksandsteinqualität, beispielsweise CUS 1 und FeMnS • Nachweis der technischen Machbarkeit zunächst im Technikum und anschließend im technischen Maßstab anhand von Funktionsmustern, die in zwei Kalksandsteinwerken hergestellt wurden • Nachweis der Umweltverträglichkeit der hergestellten Funktionsmuster • Aufzeigen eines Potenzials zur Kalkeinsparung sowie zur Steigerung der Steindruchfestigkeit und der Steinrohdichte. Die Potenziale zur CO₂-Reduktion, zur Energie- und Kosteneinsparung sowie die daraus resultierende Verbesserung der CO₂-Bilanz bei der Kalksandsteinerzeugung wurden durch begleitende ökobilanzielle Berechnungen belastbar quantifiziert. Grundsätzlich können die im Rahmen dieses Projekts untersuchten metallurgischen Schlacken, die zu schadenfreien Funktionsmustern geführt haben, als Sekundärrohstoffe für die Kalksandsteinproduktion in Erwägung gezogen werden. Die Übertragung der ermittelten grundlegenden Forschungsergebnisse auf die jeweiligen Produktionsbedingungen in Kalksandsteinwerken ist jedoch stets einzelfallbezogen und unter Berücksichtigung werksspezifischer Gegebenheiten durch vertiefte technische und wirtschaftliche Voruntersuchungen im Werk sowie im Labor zu prüfen. Die Schlacken sind in regelmäßigen Zeitabschnitten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und ihrer Eignung zu untersuchen. Das Prüf- und Forschungsinstitut der Kalksandstein-Dienstleistung GmbH leistet bei dieser Arbeit Unterstützung. Eine Gewähr für die Richtigkeit und Übertragbarkeit der Ergebnisse wird nicht übernommen. Jegliche Haftung ist ausgeschlossen.