Schlackenbildung

Schlackenbildung bezeichnet die Entstehung und Ansammlung von Schlacken, einer nicht-metallischen Phase, die sich in metallurgischen Prozessen bildet, wenn Oxide und andere Verunreinigungen mit Zusatzstoffen zu einer flüssigen oder halbfesten Schicht reagieren. Sie tritt typischerweise während Hochtemperaturprozessen wie der Stahl- und Metallgewinnung, beim Glühen oder in Brennkammern von Verbrennungsanlagen auf. Schlacken dienen allgemein dazu, Verunreinigungen zu binden und den Metallprozess zu schützen, können aber auch zu Wärmeverlusten und Ablagerungen führen.

Ursachen und Zusammensetzung der Schlacke hängen von den Rohstoffen, dem Brennstoff und den Fluxstoffen ab. Häufige Bestandteile sind Kalziumoxid (CaO), Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3) und Magnesiumoxid (MgO). Aus diesen Verbindungen entstehen unterschiedliche Phasen wie Kalzium-Silikate oder Kalzium-Aluminosilicate. Die Eigenschaften der Schlacke, insbesondere ihre Basizität (Verhältnis von CaO zu SiO2), beeinflussen Viskosität, Wärmeleitfähigkeit und das Bindeverhalten der Verunreinigungen.

Auswirkungen auf den Herstellungsprozess sind zweischneidig. Schlacken können unerwünschte Verluste verhindern, die Metallreinheit erhöhen und als Trägermaterial für Verunreinigungen dienen. Zu viel oder schlecht abgestimmte Schlacke kann jedoch den Wärmetransfer behindern, die Abführung von Spiegelschlacken erschweren und zu Materialverlusten führen. Die Steuerung erfolgt durch gezielte Zuschläge von Fluxen (z. B. Kalk, Dolomit), Anpassung der Temperatur sowie das Regelwerk der sogenannten Schlackenbasis (Verhältnis CaO/SiO2) und Temperaturführung.

Verwertung und weitere Anwendungen umfassen die Nutzung von Schlacken als Zuschlagsstoff oder Zuschlagsmaterial in der Bauindustrie sowie deren Aufbereitung zu Zuschlag- und Bindemitteln. In Verbrennungsprozessen kann Schlackenbildung auch zu Ruß- oder Flugaschlagen führen, weshalb Maßnahmen zur Reduktion der Schmelzbildung bzw. zur Abscheidung nötig sind.