導入
製鋼におけるスラグは、液体手段による金属の溶解または製造中に形成される金属酸化物、主にケイ酸塩、アルミン酸塩、石灰を含む冶金の副産物です。
起源
スラグは、液体の鉄金属の製造中に発生します。
高炉スラグ
これは高炉での鋳鉄の製造から生じる残留物であり、密度の違いによって浮遊する液体鋳鉄から分離された鉄鉱石の脈石に相当します。したがって、高炉の出口で、使用される鉄鉱石の濃さに対応するスラグと鋳鉄の比率がわかります。
豊富な鉄鉱石を使用して稼働する高炉では、現在、生産される鋳鉄 1トンに対してスラグの割合が 317 kg に達しています。ヘマタイト鋳鉄スラグの典型的な組成は、石灰 40%、シリカ35%、アルミナ 11%、マグネシア 8% です。
製鉄業者にとって、スラグは不滅であり、その価値は無視できないほどではありますが、多くの場合、鋳鉄の価値ほど興味がありません。ロレーヌミネットのような品質の悪い鉄鉱石を使用すると、高炉内で加熱される材料の量が増えるため、高炉内でのコークスの消費量が増加します。
高炉スラグは、セメント(BFS-OPC) の製造や公共事業 (バラスト、アスファルトコーティングなど) によく使用されます。
製鉄スラグ
製鉄所におけるスラグの役割はより複雑です。通常、沈降によって金属に溶解した酸化物介在物を吸収することで、不純物をまとめます。このためには、反応性を持たせるためにその組成を制御することが不可欠です。たとえば、石灰含有量が高いとスラグが塩基性になり、アルミナ介在物に対して有利になります。ただし、このスラグは耐火レンガも保護する必要があります。したがって、製鉄所スラグの調整は妥協となります。
FeO などの特定のスラグ酸化物は、チタン、アルミニウム、ホウ素などの合金添加物を酸化する可能性があります。この場合、これらの合金元素は金属液体に到達する前に消費され、無駄になります。したがって、この場合、スラグが多すぎること、またはスラグ酸化の制御が不十分であることは禁止されています。
スラグ処理に関連するツールは、一般に、溶鋼上に浮遊するスラグを「すくい取る」ための「レーキ」で構成されます。ホッパーを使用すると、スラグの構成または修正を目的とした製品を追加できます。
製鉄所スラグは、平板品向けの炭素鋼では石灰・アルミナ組成、長尺品向けの炭素鋼では石灰・シリカ組成が一般的です。ステンレス鋼の場合、クロム含有量が高いため、製鉄所内でのリサイクルが非常に魅力的です。
溶接スラグ
溶接浴上に形成されるクラストはスラグと呼ばれます。この浴槽を空気中の酸素から保護し、断熱します。
被覆電極溶接では、被覆が溶けてスラグを生成します。
次に、コーティングに従って電極を区別します。
- 基本的なコーティング（石灰が豊富）。これは実装が困難ですが、優れた機械的耐性を保証します。
- 酸性コーティング（シリカ豊富）で使いやすくなりました。
乳製品の価値化
包装
いくつかの品質のスラグが市場に出回っています。まず、その起源に従ってそれらを分類できます。
- 高炉スラグ（HF）、
- 電気製鉄所スラグ,
- 酸素転炉 製鉄所スラグ（LD）：製鉄所スラグ
乳製品は、加工方法によっても分類できます。
- 粒状乳製品、
- [[ミルクボール]]、
- 結晶化乳製品、
水砕スラグと [[ペレット化スラグ]] は、溶融スラグが高炉から出るとすぐに、圧力下で水をその中に噴射することによって生成されます。得られる生成物は、細かく均質な砂である。
結晶化スラグは、地面に注がれた溶融スラグを散水して冷却することによって生成されます。スラグの凝固と冷却により亀裂が生じます。このプロセスは歴史上初めて行われたもので、必要なのは溶融スラグ貯蔵ピットと散水ブームだけです。また、その生産には少量の水しか消費しません。ただし、この材料を使用するには一般に二次粉砕が必要です。欠点は、この材料が一定の不均一性を示すという事実にあります。
現在、高炉スラグの傾向は粒状化、おそらくは結晶化に向かっている。製鉄所で生産されるスラグの量が少ないと、造粒またはペレット化設備の利益が得られず、転炉、電気炉、取鍋からのスラグは結晶化します。
使用
スラグの使用の 3 つの主要なクラスを次のように定義できます。
水硬性バインダーの形で使用
粒状またはペレット化されたスラグは、活性化剤 (クリンカーまたは石灰) の影響により、遅い水圧硬化を引き起こす可能性があります。細かく粉砕（3500 ～ 4500 ブレーン）し、乾燥させた後、セメントの主成分または副成分として使用されます。
これらのいわゆる「GGBS」スラグ(高炉微粉砕スラグ) は、複合セメント、クリンカー、添加剤 (スラグ、フライアッシュ、石灰石など) の組成に使用されます。
集合体の形で使用する
骨材の形で使用すると、水硬性結合剤の形で使用するよりも利益が少なくなります。ただし、あらゆる種類の結晶化スラグを骨材の形で使用できます。
結晶化した高炉スラグの使用は、次の 2 つの形式で認められます。
- フレッシュ生産の場合:スラグは高炉の出口で冷却され、すぐに粉砕されます。
- スラグヒープを通過した後、スラグはスラグヒープに相当するスラグヒープに保管されます。この保管は、特に供給の監視が不十分な場合に、材料の不均一性を引き起こす可能性があります。
どちらの場合も、次の集計が使用されていることに注意してください。
- 未処理低音(GNT)
- 砕石スラグで処理した砂利（オールスラグ砂利といいます）
- 炭化水素コーティングで
電気スラグの使用は最近になって行われたものですが、溶鉱炉が徐々に消滅しつつあるため、以前のものに取って代わられることが増えています。スラグのさまざまな名前には引き続き注意する必要があります。電気スラグの名前で、多量の重金属を含むポケット スラグ(鋼材を精製して望ましい色合いを与えたもの) が見つかります。これらの集計の使用に注目してください。
- 未処理低音(GNT)
- 砕石スラグで処理した砂利（オールスラグ砂利といいます）の場合
- 炭化水素コーティングおよび下水床で
製鉄所スラグを酸素コンバーターで処理することは実験的なものです。実際、特に結晶化したスラグの場合、後で水和できる石灰塊が見つかることは珍しいことではありません。これにより、このスラグの塗布後長期間にわたって膨潤が発生し、道路の破壊を引き起こす可能性があります。
石灰の水和によるこの体積膨張を克服するために、いくつかの方法が開発されています。
- 屋外での材料の老化: 材料は屋外に広げられ、雨の影響や人工加湿によって水和します。この方法は、特にかなりの保管場所を必要とします。この方法を最適化するには、材料を薄い厚さで広げて、水がストックの表面から基部に流れ出るようにする必要があります。
- オートクレーブ内での老化の促進。この方法は大量のエネルギーを必要としますが、天然素材が乏しい国（オランダなど）で使用されています。
- 鋳造から骨材への変化までのスラグのトレーサビリティ。スラグの回収を下請けに委託していない特定の製鉄所は、スラグに対して実施する化学分析（製造される鋼の品質に直接関係する）を通じて、材料を回収可能な材料か否かを分類し、トレーサビリティ システムを開発することができます。
現在、管理局によって許可されている使用はほとんどありません。それらの使用は、ほぼ独占的に実験プロジェクトの文脈でのみ行われます。
肥料や土壌改良材として利用する
ロレーヌ・ミネットはリンを多く含む貧弱な鉄鉱石であり、転炉で脱リンする必要のある鋳鉄が生成されました。こうして得られる転炉スラグは P 2 O 5が豊富で、優れた肥料になります。この価値化が依然として転炉スラグで行われている場合、ロレーヌ・ミネットの放棄により、この部門の魅力は低下します。
ガラス製造用の原料
スラグにはシリカが多く含まれているため、ガラス製造の原料になります。
この用途は、高炉からの最も純粋な水砕スラグに限定されています。保管または輸送中に汚染（瓦礫、粉塵など）を避けるために予防措置が必要です。
生産
2005 年のフランスにおけるスラグ骨材の生産量は 10 社で 2,080,000 トン、5,1847,000 ユーロでした。