Slagg, en mycket användbar restprodukt

Slagg är en av de aktiva komponenterna i de metallurgiska processerna som ger stålet de önskade egen­skaperna. Drygt 80 procent av de slaggmängder som produceras används idag i olika applikationer både internt inom stålverken och externt. 

E4:an söder om Nyköping med bärlager av hyttsten (masugnsslagg). Foto: Merox.

Totalt producerades mellan 1–1,5 miljoner ton metallurgisk slagg hos järn- och stålverken i Sverige under 2010. Denna produktion fördelas på en rad olika slaggtyper: Masugnsslagg, LD-slagg, ljusbågsugnsslagg, AOD-slagg, skänkslagg och avsvavlingsslagg. De största mängderna, över 70 procent, kommer från den malmbaserade tillverkningen i masugn och LD-konverter.
Läs mer om ståltillverkningsprocesserna.

Vad är slagg?

Slagg är en aktiv komponent i de metallurgiska processerna och ger stålet önskade egen­skaper. Mängden producerad slagg följer i princip mängden producerat stål. Samman­sättning, funktion och mängd beror på vilka råvaror som använts, i vilken process slaggen används och vilken typ av järn eller stål som tillverkas. Noggranna beräkningsmodeller styr vilka slaggbildare som ska tillsättas när och i vilka mängder.

Gemensamt för samtliga slaggtyper är att de, genom kemiska jämvikter, används för att skapa den önskande stålkvaliteten. Inom den skrotbaserade stålindustrin fungerar slaggen också som ett isolerande skikt på stålsmältan i smältugnen, vilket skyddar smältan från kontakt med luft och hindrar energiförluster.

Efter det att slagg och stål har tappats från ugnen fraktas slaggen i slagg-grytor till en slagghanterings­plats. Denna process ser olika ut på olika företag och beskrivs här bara översiktligt. Slaggen tippas ur slagg-grytan, i slaggtömnings- och avsvalningsfack eller på annan specifik plats. Olika typer av slagg töms i olika fack. Under slaggtömning och någon minut efteråt sprids vatten över vissa fack för snabbare kylning. För andra slagger görs ingen vattenkylning för att i stället bevara cementegenskaperna. Därefter bryts slaggen upp för att användas till olika produkter.

Exempel på slagghantering – slaggtömning och avsvalningsfack. Foto till höger: Lale Andreas, LTU.

Slagg innehåller ofta rester av stål. För att tillvarata metall­värden (järn och legeringselement) är det vanligt med olika typer av metallutvinning i slagg­hanterings­kedjan. På en del verk görs detta redan i smält tillstånd där slaggen försiktigt hälls ur slaggrytan och den sista metallrika delen förs tillbaka till stålproduktionen. Vid de flesta anläggningar görs en operation i kallt tillstånd där stål och slagg separeras antingen med hjälp av magneter eller med gravimetriska metoder, som ofta föregås av krossning eller liknande. 

Användning av slagg

Drygt 80 procent av de slaggmängder som produceras används idag i olika applikationer både internt inom stålverken och externt. Det är en stor förändring jämfört med i början av 2000-talet, då stora mängder deponerades.

Under 2010 användes all producerad masugnsslagg, nästan helt för externa ändamål.

All producerad låg­legerad ljusbågsugnsslagg användes också, med över 80 procent externt.

Den höglegerade ljusbågsugnsslaggen är det däremot svårare att få avsättning för. Under 2010 användes mindre än 20 procent, varav hälften externt.

I Sverige är används främst de metallurgiska slaggerna i processinterna applikationer, 44 procent, vilket indikerar att stålindustrin är en bransch som nyttiggör material genom återanvändning i hög omfattning.

En knapp fjärdedel av slaggmängderna används för vägbygg­nation i Sverige, vilket är mycket mindre än i övriga EU. Det finns ytterligare några stora skillnader för användningsområden av slagger mellan EU totalt och Sverige. Knappt hälften av den producerade mängden slagg används i EU till cement­tillverkning medan i Sverige är mängden under en procent. I EU i stort är användning av slagg för deponikonstruktion liten jämfört med Sveriges 23 procent. 

Ballastmaterial i anläggningar

De egenskaper som främst utnyttjas vid användning av slagger i olika typer av konstruktioner är deras bärighet, slitstyrka och bindande förmåga. För de flesta slaggerna finns det både internationellt och nationellt en tradition att betrakta dem som alternativa ballast­material. Med detta avses material som är användbara i anläggningsarbeten och konstruktions­ändamål och kan ersätta jungfruliga material (krossat berg, morän, sand och grus).

Möjligheten att bygga effektivare konstruktioner med slagg än med konventionella ballast­material är stora både vad gäller själva anläggningsförfarandet liksom det fortsatta behovet av drift och underhåll. Alternativa ballastmaterial kan i vissa fall transporteras många mil och ändå vara resurseffektiva. Jämfört med de flesta naturmaterial är de allra flesta slagger mer väl­defi­nie­rade eftersom de är metallurgiskt styrda redan i tillverkningsprocessen.

Många fördelar med slagg i vägkonstruktioner

Ökad användning av slagg i vägkonstruktioner är i linje med de nationella miljömålen om minskat uttag av jungfruliga material och ökat utnyttjande av alternativa material. Detta upp­fyller också många av intentionerna i EU:s strategi för resurseffektivitet. Dessutom, genom att koldioxidutsläpp från stål- och slaggtillverkning allokeras till stålet, bidrar användning av slagg även till minskade koldioxidutsläpp jämfört med brytning av bergkross.

Masugnsslagg i form av produkterna Hyttsten och Hyttsand har använts till obundna bärlager och till väg- och anläggningskonstruktioner under flera decennier i Sverige. Om materialens egenskaper utnyttjas på bästa sätt kan en vägkonstruktion dimensioneras tunnare med bibehållen bärighet. Detta innebär både hushållande med naturresurser och en ekonomisk vinst. Om en vägs förstärk­ningslager anläggs med Hyttsten i stället för bergkross ger det en besparing på 910 m3 mate­rial/km, enligt beräkningar från Väg- och transportforskningsinstitutet (VTI).

Hyttsten kan med fördel även användas till grusvägar och ridbanor. Foto: Bo Björkdal, Merox.

Slaggasfalt – ett exempel på produktutveckling i hela värdekedjan

Ljusbågsugnsslagg har flera egenskaper – hög stabilitet, bra slitstyrka, beständighet och friktion, samt bullerreducerande effekt – som gör att den bl.a. lämpar sig mycket bra som ballast i asfalt.

Slaggens basiska egenskaper ger dessutom bitumen (bindemedlet i asfalt) bättre vidhäftning till slagg än till bergkross. Slaggasfalten får en bättre slitstyrka, skjuvhållfasthet (vrid- och draghållfasthet) och stabilitet (lastbärande förmåga) jämfört med traditionell asfalt. Dessa egenskaper gör slaggasfalten till ett bra alternativ i rondeller, i broms- och startsträckor, eller hårt belastade trafikleder. Slaggasfalten har en bra beständighet och är mindre känslig för vatten och växlingar mellan frys- och tötemperaturer.

I Sverige är ljusbågsugnsslagg fortfarande en lågt utnyttjad resurs för asfaltstillverkning, trots de många goda egenskaperna. Marknaden växer för närvarande.   

Ljusbågsugnsslagg från Ovako har använts i slaggasfalt på flera ställen i Sverige. Exempel på sträckor där Vägverket har lagt slaggasfalt är Gråda cirkulationsplats i Borlänge (2005), rondellen på väg 66 vid infarten till Smedjebacken (2006) samt i ett par större rondeller i Gävle, dels vid södra E4-avfarten och i dels en rondell på Norr (2010). 

Rondell med slaggasfalt i Smedjebacken. Foto: Torbjörn Sörhuus, Ovako Bar AB.

Tack vare slaggens kornform får slaggasfalt en bullerdämpande effekt, vilken är uppmätt vid ett flertal fullskaliga testvägar i Sverige. Slaggasfalt kan därför med fördel användas i områden där krav på bullerreduktion finns, exempelvis i tättbebyggda områden. Den höga friktionen som nämnts ovan beror på den oregelbundna partikelformen hos slaggen.

Användandet av dubbdäck vintertid, vilket ger kraftigt slitage av asfalten och hälsofarlig par­tikelbildning med i vissa fall överskridande av miljökvalitetsnormer som resultat, är unikt för Skandinavien. Internationellt finns därför inga erfarenheter av hur slaggasfalt klarar detta kraftiga slitage. Det finns indikationer på att slaggasfalt skulle kunna generera färre luftburna partiklar än traditionell asfalt, men denna egenskap behöver testas genom försök i labora­torieskala.

Läs mer: Asfalt med längre hållbarhet och mindre buller (miljönytta.se)

Forskning om slaggasfalt

Forskning om slaggasfalt pågår inom Jernkontorets teknikområde 55, Restprodukter. Läs mer om forskningen:

Slagg är en restprodukt med anor

Masugnsslagg har använts som byggnadsmaterial under lång tid. Att ta tillvara det byggnadsmaterial som närmiljön tillhandahöll var ett naturligt förfarande. En tidig konstruktion med slagg från 800-talet har hittats i Dalarna. Det var dock först på 1700-talet som man började bygga hus av slagg. I 1766 års masmästarordning ålades masmästarna vid hyttor med "därför tjänlig slagg" att gjuta slaggtegel. Slaggtegel producerades i Bergslagen fram till 1960-talet. Då lades den sista träkolsmasugnen ner och då fanns det inte längre någon lämplig slagg.
Boktips: Hus av slagg. Byggnadskonst i Bergslagen.