TY - THES

T1 - Betriebsmessungen mit dem LIBS-Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung von LD-Schlacken

AU - Brunnbauer, Christoph

N1 - gesperrt bis 18-05-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - LD-Schlacke stellt einen wertvollen Sekundär-Rohstoff dar, wie vor allem für den Straßenbau. Aufgrund der immer strenger werdenden Qualitätsanforderungen an LD-Konverterschlacke, welche im Straßenbau eingesetzt werden soll, muss die passende Qualität durch Selektion mit der Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)-Anlage bei der voestalpine Stahl Gmbh in Linz herausgefiltert werden. Die Selektion in straßenbaufähige und nicht straßenbaufähige Schlacke erfolgt einerseits durch Grenzwerte für die Volumenbeständigkeit (Raumbeständigkeit) und andererseits durch umweltrelevante Grenzwerte, welche es einzuhalten gilt. Die LIBS-Anlage ist ein Laserspektral Analysesystem und dient im industriellen Einsatz zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung von LD-Konverterschlacke. Im Zuge der Arbeit wurde eine umfangreiche Literaturrecherche durchgeführt, um LD-Schlacke als sekundären Einsatzstoff besser verstehen zu können. Es wird auf die Herkunft der LD-Schlacke, also die metallurgischen Grundlagen des LD-Verfahrens, näher eingegangen. Des Weiteren werden die Schlackenbildung und die Aufgaben der Schlacke beim LD-Prozess durchleuchtet. Es werden auch alternative Verwertungsrouten bzw. Einsatzgebiete für LD-Konverterschlacke vorgestellt. Die Mineralogie von LD-Schlacken, die Faktoren auf denen die Volumenstabilität beruht, und Möglichkeiten zur Verbesserung bzw. Stabilisierung von LD-Schlacken werden ebenfalls beschrieben. Darüber hinaus werden die rechtlichen Rahmenbedingungen auf denen der Einsatz von LD-Schlacken als Sekundärrohstoff beruht aufgearbeitet, wobei detaillierter auf die Situation in Österreich eingegangen wird. Die LIBS-Technologie wird im Allgemeinen und im Detail, anhand der werkseigenen Anlage, beschrieben. Außerdem wird der gesamte Aufbereitungsweg von LD-Schlacke in der voestalpine Stahl Gmbh, beginnend beim Abstich am Tiegel bis zum Ende der Aufbereitung und der Verkauf als Produkt beschrieben. Zum Zwecke der Optimierung der LIBS-Anlage wurde eine Versuchskampagne durchgeführt. Mithilfe der Ergebnisse dieser Versuche werden unteranderem die Messgenauigkeit der Anlage dargestellt und die Grenzwerte für Straßenbauqualität neu festgelegt. Außerdem wurden weitere Untersuchungen bezüglich der Auswirkungen von unterschiedlichen Abkühlbedingungen auf die Phasenausbildung von LD-Schlacken durchgeführt. Abschießend sind noch thermodynamische Phasen-Berechnungen mit der Software FactSageTM durchgeführt worden.

AB - LD-Schlacke stellt einen wertvollen Sekundär-Rohstoff dar, wie vor allem für den Straßenbau. Aufgrund der immer strenger werdenden Qualitätsanforderungen an LD-Konverterschlacke, welche im Straßenbau eingesetzt werden soll, muss die passende Qualität durch Selektion mit der Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)-Anlage bei der voestalpine Stahl Gmbh in Linz herausgefiltert werden. Die Selektion in straßenbaufähige und nicht straßenbaufähige Schlacke erfolgt einerseits durch Grenzwerte für die Volumenbeständigkeit (Raumbeständigkeit) und andererseits durch umweltrelevante Grenzwerte, welche es einzuhalten gilt. Die LIBS-Anlage ist ein Laserspektral Analysesystem und dient im industriellen Einsatz zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung von LD-Konverterschlacke. Im Zuge der Arbeit wurde eine umfangreiche Literaturrecherche durchgeführt, um LD-Schlacke als sekundären Einsatzstoff besser verstehen zu können. Es wird auf die Herkunft der LD-Schlacke, also die metallurgischen Grundlagen des LD-Verfahrens, näher eingegangen. Des Weiteren werden die Schlackenbildung und die Aufgaben der Schlacke beim LD-Prozess durchleuchtet. Es werden auch alternative Verwertungsrouten bzw. Einsatzgebiete für LD-Konverterschlacke vorgestellt. Die Mineralogie von LD-Schlacken, die Faktoren auf denen die Volumenstabilität beruht, und Möglichkeiten zur Verbesserung bzw. Stabilisierung von LD-Schlacken werden ebenfalls beschrieben. Darüber hinaus werden die rechtlichen Rahmenbedingungen auf denen der Einsatz von LD-Schlacken als Sekundärrohstoff beruht aufgearbeitet, wobei detaillierter auf die Situation in Österreich eingegangen wird. Die LIBS-Technologie wird im Allgemeinen und im Detail, anhand der werkseigenen Anlage, beschrieben. Außerdem wird der gesamte Aufbereitungsweg von LD-Schlacke in der voestalpine Stahl Gmbh, beginnend beim Abstich am Tiegel bis zum Ende der Aufbereitung und der Verkauf als Produkt beschrieben. Zum Zwecke der Optimierung der LIBS-Anlage wurde eine Versuchskampagne durchgeführt. Mithilfe der Ergebnisse dieser Versuche werden unteranderem die Messgenauigkeit der Anlage dargestellt und die Grenzwerte für Straßenbauqualität neu festgelegt. Außerdem wurden weitere Untersuchungen bezüglich der Auswirkungen von unterschiedlichen Abkühlbedingungen auf die Phasenausbildung von LD-Schlacken durchgeführt. Abschießend sind noch thermodynamische Phasen-Berechnungen mit der Software FactSageTM durchgeführt worden.

KW - BOF-slag

KW - road construction

KW - LIBS

KW - LD-Schlacke

KW - Straßenbau

KW - Volumenbeständigkeit

KW - LIBS

M3 - Masterarbeit

ER -