Werfen Sie Zementreste nicht weg, sie können nach dem Erhitzen im Ofen wiederverwendet werden!

□ Rederecht

Die Verwendung von elektrisch betriebenen Öfen zur Stahlherstellung ist eine ausgereifte Technologie. Wird im Rahmen der Stahlproduktion Zementabfall verwendet, kann dieser wiederverwendet werden. Wenn er in einem mit erneuerbarer Energie betriebenen Lichtbogenofen erhitzt wird, können wir emissionsfreien Zement erhalten.

Kürzlich ließen sich Forscher an der britischen Universität Cambridge von traditionellen Eisenschmelzöfen inspirieren und bewiesen weltweit erstmals, dass Zement recycelt werden kann, ohne die Umwelt zu schädigen, wie es bei der früheren Herstellung von synthetischem Zement der Fall war. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der internationalen Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlicht.

Beton ist ein Werkstoff, der in großen Mengen verwendet wird. Zu seinen Hauptbestandteilen zählt neben Sand und Kies auch Zement, der als Bindemittel dient. Kalkstein und andere Rohstoffe werden zerkleinert und in großen Öfen auf etwa 1.450 Grad Celsius erhitzt, ein Prozess, bei dem die Rohstoffe in Zement umgewandelt werden.

Beim Erhitzen von Branntkalk setzt Kalkstein große Mengen Kohlendioxid frei, die etwa 7,5 % der gesamten anthropogenen Emissionen ausmachen. Im letzten Jahrzehnt haben Wissenschaftler Zementersatzstoffe in Beton untersucht und festgestellt, dass etwa die Hälfte des Zements im Beton durch Materialien wie Flugasche ersetzt werden kann. Ein vollständiger Verzicht auf Zement ist jedoch unrealistisch. Die Einführung kosteneffizienter Methoden zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen von Beton ist eine der weltweit größten Herausforderungen bei der Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes.

Um die Schmelztemperatur während des Hochofenprozesses zur Eisenherstellung zu senken, werden entsprechende Mengen Kalkstein und Dolomit als Flussmittel zugegeben. Diese Kalksteine ​​und Dolomite zersetzen sich im Hochofen in Calciumoxid, Magnesiumoxid, Eisenerz und andere Stoffe und schmelzen mit der Asche im Koks zu einer Schmelze, deren Hauptbestandteile Silikate und Aluminosilikate sind. Das geschmolzene Material schwimmt auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens und wird regelmäßig aus dem Schlackenauslass abgeführt. Anschließend wird es mit Luft oder Wasser abgekühlt, um körnige Partikel zu bilden, die Schlacke. Die beim Schmelzen von Roheisen in Stahlwerken entstehende Abfallschlacke enthält große Mengen Glas und Mineralien wie Dicalciumsilikat, Calciumfeldspat und Wollastonit, die in ihrer Zusammensetzung Zement ähneln.

Die mineralische Form der Schlacke, die nicht mit Wasser abgeschreckt wurde, ist ein stabiler Kristall und größtenteils inaktiv. Bei schneller Abkühlung durch Wasserabschreckung bildet sich eine glasartige Struktur, die die Schlacke instabil macht und somit ein höheres chemisches Energiepotenzial besitzt. Je höher die Schlackenabstichtemperatur und je schneller die Abkühlungsrate, desto größer ist die potentielle chemische Energie der verglasten Schlacke und desto höher ist die Aktivität. Daher ist die potenzielle Aktivität von Hochofenschlacke, die abgeschreckt und schnell mit Wasser abgekühlt wurde, besser, und pro Tonne produziertem Roheisen werden 0,3 bis 1 Tonne Schlacke ausgetragen.

Die Schlackenbehandlung ist die Garantie für den normalen Betrieb der Hochofen-Eisenerzeugung. Hochwertige Schlacke kann als hochwertiger Rohstoff für Zement verwendet werden, was nicht nur die Kosten senken und den wirtschaftlichen Nutzen verbessern kann, sondern auch der Nutzung von Schüttgut, der Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft und dem Umweltschutz förderlich ist.

Forscher der britischen Universität Cambridge passten den bestehenden Stahlproduktionsprozess an und stellten fest, dass die chemische Zusammensetzung von Zementabfällen der von Kalkstein ähnelt. Wenn dem Eisenerzofen anstelle von Kalkstein Abfallzement zugesetzt wird, kann aus der entstehenden Schlacke neuer Zement hergestellt werden. Auf diese Weise kann Zement recycelt werden, wodurch nicht nur die Produktion großer Mengen neuen Zements vermieden, sondern auch die Kohlendioxid-Belastung verringert wird.
Später überprüften die Forscher diese Idee in der Produktion und erreichten die weltweit erste großtechnische Produktion von Recycling-Zement in einem Lichtbogenofen. Das Verfahren vermeidet übermäßige CO2-Emissionen, die durch das Erhitzen von Kalkstein entstehen, und könnte letztendlich emissionsfreien Zement produzieren. Schätzungen zufolge könnten durch die Anwendung dieses Verfahrens die Kohlendioxidemissionen bis 2050 um Milliarden Tonnen gesenkt werden.

(Der Autor ist Mitglied der Anhui Science Writers Association)