Schlacke - Nebenprodukt der Erzverhüttung
Schlacke - ein Begriff mit vielfältiger Bedeutung. In der Vulkanologie versteht man unter Schlacken erkaltete Lavafetzen, die beim Ausbruch eines Vulkans ausgeworfen werden. Doch Schlacke kann auch ein von Menschen erzeugtes Nebenprodukt sein, das als Nebenprodukt bei der Gewinnung und Verarbeitung von Metallen aus Erzen anfällt.
Inhaltsverzeichnis Schlacke (Metallurgie)
- Definition Schlacke
- Entstehung von Schlacke
- Verwendung und Nutzung von Schlacke
- Eigenschaften von Schlacke
- Die Zusammensetzung von Schlacke
Definition Schlacke
Schlacke (englisch: slag) ist ein überwiegend nichtmetallisches Produkt, das bei der Verarbeitung und Gewinnung von Metallen aus verschiedenen erzhaltigen Gesteinen und Mineralien hervorgeht.
Der Begriff Schlacke stammt aus der Metallurgie und bezeichnet den tauben Teil von Erzen, jenen „wertlosen“, weil nahezu metallfreien Rest, der bei der Trennung von Metallen aus dem Gestein während des Schmelzprozesses entsteht, und vom metallhaltigen Teil „abgeschlacken“, also abgeschlagen werden muss.
Entstehung von Schlacke
Schlacke ist das Ergebnis, wenn aus erzhaltigen Gesteinen verschiedene Metalle gewonnen werden. Dabei werden die im Erz enthaltenen Metalle durch thermische und chemische Prozesse umgewandelt. Je nach Metall, Erz und angewandtem Verfahren unterscheiden sich die einzelnen Arbeitsschritte erheblich. Neben dem gewünschten Metall oder einem metallreichen Zwischenprodukt entsteht dabei eine nichtmetallische Schmelze, die Schlacke.
Bei der Verhüttung von Erzen werden Gesteine, die zum Beispiel Eisen, Kupfer, Aluminium oder Mangan aufweisen, in Hochöfen bei Temperaturen von bis zu 1.800 °C zusammen mit kalkhaltigen Gesteinen wie Dolomit und Kalkstein erhitzt und geschmolzen, um das Metall vom Gestein zu lösen, oder mit den Worten von Jacobssen und Rosenthal (1783): Schlacke ist "das im Feuer geschmolzene Gestein und andre Unart welche im Erz bergmännisches Metall gewesen (...) und im Feuer sich davon scheidet".
Die Unterschiede in der Dichte der Erze sind es letztendlich, die zu einer Trennung der schwereren metallischen Komponenten und der leichteren Schlacken in der Schmelze führen. Der Chemiker Gustav Bischof (1792 bis 1870) bemerkte: "Bei hüttenmännischen Processen sorgt man dafür, daß die Schlacken so dünnflüssig werden als nöthig ist, damit die reducirten und geschmolzenen Metallkügelchen leicht durch dieselben sinken können". Das heißt: Die meist dichtere Metallschmelze bzw. die gebildeten Metalltröpfchen sinken nach unten, während sich die leichtere Schlacke darüber sammelt.
Nach dem Schmelzprozess wird die noch flüssige, heiße Schlacke aus dem Ofen abgelassen und in sogenannten Schlackebeeten aufgefangen, wo sie abkühlt und erstarrt und "durch Hammerschlag" (Macquer, 1809) vom Metall abgetrennt wird.
Mitunter enthält die zunächst gewonnene Schlacke noch einen erheblichen Metallanteil, sodass der Aufbereitungsprozess wiederholt werden muss (Macquer, 1809). Dass die Schlacke nach dem ersten Durchgang noch viel Metall aufweist, kann man laut Johann Samuel Schröter (Paläontologe; 1735 bis 1808) anhand der Farbe erkennen, denn "ist sie zu dunkel oder zu stark, schwarz, braun, dunkelgrün oder blau gefärbt, so ist zu viel Eisen in die Schlacke gegangen"
Bienen
Allerdings kann es vorkommen, dass während des Schmelzprozesses nicht jede Schlacke restlos aus dem Ofen entfernt werden konnte. Im historischen Hüttenwesen wurden solche Schlacken als Bienen bezeichnet. Der schwedische Bergbauexperte und Mineraloge Sven Rinman (1720 bis 1792) definierte Bienen einst als „die unreinen, viel Eisen haltenden Schlacken, die sich bey der Roharbeit in den Herd einfressen und erkalten“.
Tatsächlich war die noch flüssige Schlacke fähig, das Material des Ofens anzugreifen, drang in der Folge in dieses ein bzw. verband sich mit selbigem und erstarrte zu einer festen Masse. Anders als die gewöhnliche Schlacke, konnte die Biene deshalb nicht aus dem Ofen abgelassen werden.
Verwendung und Nutzung von Schlacke
Wirtschafltich unbedeutend ist Schlacke trotzdem nicht. Abhängig von der Zusammensetzung und den Eigenschaften wurde und wird Schlacke als Roh- und Baustoff zu verschiedenen Zwecken genutzt.
So wurde Schlacke in der Vergangenheit beispielsweise in Formen gegossen, die nach der Abkühlung zu sogenannten Schlacken- oder Hüttensteinen erstarrten. Diese wiederum fanden unter anderem beim Haus- und Straßenbau als langlebiger Pflasterstein Verwendung.
Aber auch als Dämmmaterial hat sich Schlacke in Form von Hüttenwolle – vergleichbar mit faseriger Mineralwolle – etabliert, findet aber auch unter dem Namen Hüttensand als Bestandteil von Zementmischungen oder als Streusplitt Verwendung.
Eigenschaften von Schlacke
Charakteristisch für Schlacke ist vor allem die Beschaffenheit ihrer Oberfläche. Entweder ist die Schlackenoberfläche porös und "löchricht" (Schröter, 1789) wie Bimsstein oder Schlacken erscheinen als glasartiger kompakter Körper. Letzteres hängt eng mit dem Abkühlungsprozess zusammen, wie Hausmann 1854 schreibt: Schlacke ist "um so glasiger, je rascher sie erkaltet", siehe Sieber-Achat. Einige Schlacken sind aber auch matt wie im Fall von Bodeachaten. Bodeachate sind Kupferschlacken aus dem Harz, die vom Wasser des Flusses Bode abgeschmirgelt und poliert wurden.
Die Farbe von Schlacke ist sehr variabel und spiegelt die metallischen Komponenten der Schlacke wider. Jacobssen und Rosenthal (1783) zufolge ist Schlacke bei gemischten Erzen "schwärzlich und undurchsichtig". Eisen färbt die Schlacke ""grün und bläulich", während Kupfer für eine "schöne rothe Schlacke" sorgt.
Die Zusammensetzung von Schlacke
Die chemische Zusammensetzung von Schlacke hängt von den jeweiligen Ausgangsgesteinen und Zuschlagstoffen ab, die während der Verhüttung eingesetzt werden. Dementsprechend vielfältig können Schlacken zusammengesetzt sein. Im Wesentlichen bestehen Schlacken aus Oxiden, Silikaten und anderen Phasen von Calcium, Aluminium, Mangan, Eisen und Kupfer.
Schlackenmineralien
Auf historischen Schlacken finden sich mitunter auffällig gefärbte und gut ausgebildete Kristalle, die häufig als Schlackenminerale bezeichnet werden.
Ein Teil dieser Mineralien entsteht erst nach dem Erstarren der Schlacke: Infolge der Verwitterung und den Kontakt mit Wasser, Luft und anderen Stoffen werden Bestandteile aus der Schlacke gelöst und können an deren Oberfläche, in Hohlräumen oder Klüften neue kristalline Verbindungen bilden.
Mineralogisch ist der Begriff „Schlackenmineral“ allerdings problematisch. Da Schlacke durch eine menschliche Tätigkeit entsteht, gelten ausschließlich darin oder darauf entstandene Verbindungen nach den Kriterien der International Mineralogical Association (IMA) seit 1995 grundsätzlich nicht als eigenständige Mineralarten natürlichen Ursprungs. Auch wenn solche Substanzen chemisch und kristallographisch natürlichen Mineralen entsprechen können, ist die anthropogene Entstehung bei der Einordnung zu berücksichtigen.
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Quellen:
- Jacobsson, J. K. C. und Rosenthal, G. E. (1783): Schlacke. IN: Technologisches Wörterbuch oder alphabetische Erklärung aller nützlichen mechanischen Künste, Manufakturen, Fabriken und Handwerker, wie auch aller dabey vorkommenden Arbeiten, Instrumente, Werkzeuge und Kunstwörter, nach ihrer Beschaffenheit und wahrem Gebrauche.
- Schröter, J. S. (1789): Eisenschlacke. IN: Mineralogisches und Bergmännisches Wörterbuch
- Krünitz, J. G. (1801): Schlacke. IN: Ökonomisch-technologische Encyklopädie, oder allgemeines System der Staats-Stadt-Haus- und Landwirthschaft, wie auch der Erdbeschreibung, Kunst- und Naturgeschichte, in alphabetischer Ordnung
- Rinman, S. (1808): Bienen. IN: Allgemeines Bergwerkslexikon , Teil 2
- Macquer, P. J., Richter, J. B., Leonhardi, J. G., Hermbstädt, S. F. (1809): Goldscheidung. IN: Chymisches Wörterbuch oder Allgemeine Begriffe der Chymie nach alphabetischer Ordnung
- Karsten, C. J. B. (1841): Handbuch der Eisenhüttenkunde, Dritter Teil, Roheisenerzeugung, Umschmelzung des Roheisens und Gießereibetrieb. Berlin
- Hausmann, J. F. L. (1854): Beiträge zur Kenntniss der Eisenhohofen-Schlacken
- Bischof, G. (1871): Schlacken. IN: Lehrbuch der chemischen und physikalischen Geologie
- Oelsner, W. (1988): Wanderatlas Bodetal. VEB Tourist Verlag
- Hasse, S. (2007): Giesserei-Lexikon 2008. Schiele & Schoen
- www.usgs.gov - What ist slag?
Letzte Aktualisierung: 07.10.2026