I metallurgi , slagger er faste biprodukter som stammer fra smeltingen , raffinering , behandling eller forming av metaller ved høy temperatur. Dette er blandinger av forskjellige oksider som flyter på det smeltede metallet, eller løsner fra det når de brukes ved høy temperatur.
De har ekstremt varierte sammensetninger avhengig av tid, prosesser og behandlede metaller. Enten det er ekstremt forurensende avfall eller populære biprodukter , representerer metallurgisk slagg en viktig økologisk og økonomisk eierandel i utvinningsmetallurgi.
I det spesielle tilfellet av jernmetallurgi kalles den lave jernslaggen slagg . Dette representerer, i volum, den vanligste typen slagg.
Iron-fri slagg i metallurgi av jern og ferrolegeringer er kalt "slagg" . De er den klart vanligste typen slagg. De er resultatet av kjemiske reaksjoner knyttet til produksjonen av smeltede jernforbindelser som de flyter på takket være deres lave tetthet.
De mest vanlige moderne slagger som kommer fra fremstilling av stål fra ikke- fosforholdig jernmalm ( masovn eller omformer slagg ), eller fra smelting av skrap i en elektrisk lysbueovn . Korrigert for produksjon av rustfritt stål , er disse stålslagg generelt ha den følgende sammensetning:
Slaggetype | FeO / Fe 2 O 3 | MnO | SiO 2 | Al 2 O 3 | CaO | MgO | P 2 O 5 | Cr 2 O 3 | S |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Masovn | 0,1 - 0,5 | 33 - 39 | 9 - 13 | 39 - 42 | 6 - 9 | 1.2-1.4 | |||
Elektrisk lysbueovn | 15 - 35 | <10 | 10 - 20 | <10 | 30-40 | <10 | <2 | <2 | <0,25 |
LD-omformer | 15 - 35 | 3 - 10 | 9 - 13 | 0,5 - 3 | 42 - 52 | 1 - 8 | 1,5 - 4 | ~ 2 | ~ 0,25 |
Slagger fra rustfritt stålproduksjon inneholder mellom 2,5 og 4,5% Cr 2 O 3. De ble ansett å være forurensende på grunn av mulig forekomst av sekskant krom , men også av bly og kadmium . I 2011 demonstrerte forskerne imidlertid at krom som finnes i slagg fra rustfritt stålindustri er stabilt i oksidert form (Cr 2 O 3, treverdig) og er derfor ikke farlig.
Disse slaggene er knyttet til historiske jernproduksjonsprosesser. De er nyttige for arkeologi fordi de gjør det mulig å forstå teknologiene og materialene som brukes.
De er rike på jern, og er en blanding av avfallstein, skala og oksider som skyldes raffinering av metaller . For fosformalmer er følgende sammensetninger ofte funnet:
Slaggetype | FeO / Fe 2 O 3 | MnO | SiO 2 | Al 2 O 3 | CaO | MgO | P 2 O 5 | S | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Produksjon av naturlig stål | Generell sak | 60 | 4 | 26 | 3 | 2 | 1 - 4 | 0,1 | |
Bergamasque-metode (slutten av fusjonen) | 45 | 29 | 23 | 1 | 2 | 1 | |||
Bergamasque-metode (modningens slutt) | 80 | 8 | 3.5 | 0,5 | 7 | 0,5 | |||
Fett pudding | 70 | 5 | 16 | 1 | 0,7 | 4 | 0,3 |
De slagger som oppstår ved ekstraherende metallurgiske av kobber , som i det vesentlige består av smelting chalcopyrites og raffinering av matter , er sure slagger, mens stålslagg er basiske. Dette er jernsilikater:
Slaggetype | Cu | SiO 2 | Fe totalt | Fe 3 O 4 | CaO | MgO | Al 2 O 3 | S | ZnO |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Masovn | 0,8 | 39 | 29 (FeO) | 19 | 12 | ||||
Flash- smelteovn | 1. 3 | 31 - 34 | 36 - 43 | 4 - 16 | 0 - 5 | 0 - 1 | |||
Elektrisk lysbue smelteovnen | <0,7 | 36 | 38 | NC | 2 | NC | |||
Smelter etterklang ovn | ~ 0,7 | 30-40 | 30-40 | ~ 3 | 0 - 10 | 4 | 5 | 1 | |
Peirce-Smith omformer | 4 - 8 | 15 -30 | 35 - 50 | 20 - 25 | 0 - 10 | 0 - 5 |
Den utvinning av nikkel ved pyrometallurgiske metoder avhenger av typen av malmen: lateritt eller svovelkis . Laterittene genererer lav syreslagg fordi den er rik på magnesia . Pyritter behandles som kobbermalm og gir derfor opphav til slagg bestående av en blanding av jernsilikater.
Slaggetype | Cu + Ni + Co | SiO 2 | Fe totalt | Fe 3 O 4 | FeO | MgO | CaO | Al 2 O 3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Flash smelteovn (for pyritter ) | 1 - 5 | 38 - 41 | 28 - 34 | |||||
Elektrisk lysbueovn (for lateritter ) | <1 | 40 - 55 | NC | 5 - 20 | 20 - 35 | 1 - 7 | 1 - 2 | |
Peirce-Smith omformer | <5 | 18 - 26 | 48 - 55 | 16 - 32 |
Slaggen er noen ganger veldig basisk (tilfelle omformerslagg), og den gjenværende utvaskingsvæsken (sigevann eller perkolat) av slaggen er veldig alkalisk, som kan nå en pH på 10. Tilstrekkelig beskyttelse anbefales derfor for utsatte arbeidere, avhengig av arbeidets art (vernebriller, hansker, visir, verneklær, medisinsk overvåking osv.). Med unntak av slagg er slagg generelt surt.
Krystallinsk fritt silisiumoksid forårsaker ondartet pneumokoniose (silikose). Kalsinering av kiselgur ved høy temperatur forvandler den til veldig fibrogen silika (tridymitt og cristobalitt). Imidlertid er silikater kombinert med metallkationer biologisk mindre reaktive (med unntak av asbest og talkum) [Kilde: Lauwerys, jfr. supra]. Silisiumdioksydet som finnes i slaggen, er i form av silikater av kalk (slagg) eller jern (utvinning av kobber og nikkel).
Slaggens farlighet avhenger hovedsakelig av metallene den inneholder. For stålslagg er tilstedeværelsen av tungmetaller, eller noen ganger radionuklider, eksepsjonell. For slagg fra utvinning eller raffinering av ikke-jernholdige metaller er risikoen generelt mye større.
Noen ganger, i nærvær av svovel og visse bakterier, kan det oppstå et fenomen med sterk selvbærende forsuring av underlaget, dette er syre drenering (eller "sur gruvedrenering" i sammenheng med gruvedrift følgevirkninger). Dette fenomenet kan ledsages av en endring av slaggen, med utvasking med betydelig frigjøring av giftige metaller som deretter kan spres i omgivelsene.
De metallene som er tilstede i slagget eller andre forurensninger adsorbert i den samme slagg ( dioksiner , furaner , etc.) kan forurense luften (avgasser under produksjon, etterfulgt av støv flyr). De kan også forurense vann og jord (via perkolering og desorpsjon, spesielt hvis vannet er surt og ganske lunkent eller varmt). Disse fenomener kan oppstå selv fra så- kalte “stabilisert” industriavfall .
Paradoksalt nok har enkelte steder som er veldig forurenset av metallurgisk slagg blitt klassifisert og er beskyttet for de sjeldne artene de beskytter (noen beskyttede arter , kjent som “ metallofytter ” eller “metalloresist” ) som det er nyttig å bevare fordi de bidrar - til en viss grad - til fytostabilisering av forurensende stoffer som i deres nærvær er mindre sannsynlig å bli mobilisert av vind- eller vannerosjon .
Dette er for eksempel tilfellet med den industrielle ødemarken Mortagne-du-Nord i Nord-Frankrike, inkludert i Frankrike fra Usinor- slagg som en test med Central Laboratory of Ponts-et-Chausées (LCPC).
Ved forskjellige metoder søker vi å bedre forstå utlutningsoppførselen til avfall eller materialer, slik at vi bedre kan stabilisere eller inerte dem , noe som vil gjøre det lettere å gjenbruke dem.