Stålindustrin gör mer än stål

Transkript

1 HANDBOK Stålindustrin gör mer än stål Handbok för restprodukter 2012 Denna handbok presenterar de material som produceras parallellt med ståltillverkningen. Svensk stålindustri medverkar till ökad resurseffektivitet genom att på ett marknadsmässigt och miljömedvetet sätt nyttiggöra sina restprodukter. Det är egenskaperna hos den slutliga produkten som är det viktiga, inte materialets ursprung. Alla material ska ha samma förutsättningar i ett givet sammanhang. 1

2

3 Stålindustrin gör mer än stål Handbok för restprodukter 2012

4 Omslagsbilder från vänster: Tömning av ljusbågsugnsslagg. Briketter tillverkas av insamlat järnhaltigt stoft som blandas med cement. De används som ny råvara i masugnsprocessen. Slaggasfalt ljusbågsugnsslagg som ballast i asfalt har både högre slitstyrka och en bullerdämpande effekt. Lager av hyttsten (masugnsslagg). Hyttsten och hyttsand har under flera decennier använts till väg- och anläggningskonstruktioner. Biprodukten Paddex består av luftkyld masugnsslagg och används som lättskött ridbanematerial. Handbokens fotografier: Deltagande företag, Luleå tekniska universitet samt Jernkontorets bildarkiv. Utgivare: Jernkontoret Jernkontorets teknikområde 55, Restprodukter Projektledningsgrupp: Kjell Pålsson, Ovako Hofors AB, Jeanette Stemne, SSAB Merox AB, Lars Johansson, Outokumpu Stainless AB och Eva Blixt, Jernkontoret. Jernkontoret Distribution: Jernkontoret, Box 1721, Stockholm, tfn Utgivningsdatum: Mars 2012 ISBN

5 Sammanfattning Syftet med denna handbok är att tydliggöra den potential som finns i järn- och stålindustrins restprodukter, deras unika egenskaper, användningsområden och producerade mängder. Svensk stålindustri vill medverka till en ökad resurseffektivitet genom att på ett marknadsmässigt och miljömedvetet sätt nyttiggöra material som produceras i samband med ståltillverkningen. Handboken är baserad på av Jernkontoret insamlad statistik för järn- och stålverken för Det är andra gången denna typ av sammanställning görs, och där det är relevant jämförs siffrorna mellan 2008 och Av de drygt två miljoner ton restprodukter som producerades inom svensk stålindustri används i dag drygt åttio procent internt inom stålprocesserna eller säljs på marknaden. Stålföretagen har fullgod kunskap om sina restprodukter vad gäller tekniska och miljöpåverkande egenskaper samt lämpliga användningsområden. Årets handbok lyfter fram användningsområden där olika typer av metallurgiska slagger är särskilt lämpliga. Möjligheterna att bygga mer resurseffektiva konstruktioner med t.ex. slagg än med konventionella ballastmaterial är stora både vad det gäller själva anläggningsförfarandet liksom det fortsatta behovet av drift och underhåll. Stålindustrin säkerställer en ökad användning av branschens biprodukter, har en omfattande återanvändning av material internt i företagen, återvinner t.ex. skrot och metaller i stoft, samt har stadigt minskande deponering. Branschens arbete med sina restprodukter gör svensk stålindustri till en mycket resurseffektiv bransch. 3

6 4

7 Innehållsförteckning 1. Introduktion Stålindustrins metallurgiska slagger Produktion Olika typer av slagger och använda mängder Slagger från stålindustrins samarbetspartners Lämpliga användningsområden för slagger Vägkonstruktion Skyddslager Förstärkningslager Obundet bärlager Slitlager och bundet bärlager (asfalt) Konstruktionsmaterial för deponitäckning Jordförbättringsmedel Övriga användningsområden Övriga restprodukter Glödskal Järnoxid från regenerering av saltsyra (betsyra) Gasreningsstoft och -slam Metallhydroxidslam Järnsulfat Metalliskt stoft och spån från bearbetning Eldfasta material Övrigt Deponerat material Åtgärder för ökad användning Branschgemensam forskning Stålforskningsprogrammet/Konstslagg Stålkretsloppet Vattenrening med metallurgiska slagger Restprodukter och lagstiftning Uppgiftslämnande företag och kontaktpersoner Bilaga 1 Produktionsprocesser och restprodukter Bilaga 2 Stålindustrins slagger, innehåll och tillverkning Masugnsslagg (Hyttsten och Hyttsand) LD-slagg (LD-sten) Ljusbågsugnsslagg AOD-slagg Skänkslagg Avsvavlingsslagg Tunnelugnsslagg Bilaga 3 Slagger från stålindustrins samarbetspartners Bilaga 4 Mängder producerade restprodukter 2010 i ton

8 6

9 1. Introduktion Den svenska järn- och stålindustrin tillverkade knappt fem miljoner ton järn- och stålprodukter Parallellt med dessa produceras restprodukter, t.ex. metallurgiska slagger och glödskal, vars ursprung är stålprocesserna. Under 2010 producerades drygt två miljoner ton restprodukter varav 80 procent sålts som produkter eller använts internt. I handboken presenteras branschens biprodukter, material för återanvändning och återvinning, samt avfall. Handbokens samlingsnamn för detta är restprodukter eller restmaterial. Denna term har ingen legal innebörd utan är ett sätt att sammanfatta allt det som produceras utöver stål. Figur 1 visar produktionen av stålindustrins restprodukter under 2010, grupperade efter innehåll, där de metallurgiska slaggerna står för nästan två tredjedelar av den totala mängden. I Bilaga 4 finns mer detaljerad statistik för samtliga restprodukter. Figur 1 Stålindustrins produktion av restprodukter 2010 (procent av total producerad mängd). Eldfast, 1% Slam (icke oljehaltigt), 7% Oljehaltigt avfall, 1% Övrigt, 6% Restprodukter från koksverk, 6% Glödskal, metallsalter, metallstoft och spån, 6% Gasreningsstoft, 5% Metallurgiska slagger, 68% Statistiken och handboken är baserad på av Jernkontoret insamlade uppgifter från järn- och stålverken för Samtliga uppgiftslämnande företag och kontaktpersoner finns uppräknade i Kapitel 8. Restprodukterna är oftast grupperade efter vilket sorts stål anläggningen producerar: Låglegerat: restprodukter från anläggningar som tillverkar låglegerat stål via malmbaserad tillverkning i masugn och LD-konverter 1 samt skrotbaserad tillverkning i ljusbågsugn. Höglegerat: restprodukter från anläggningar som tillverkar höglegerat respektive rostfritt stål via skrotbaserad tillverkning i ljusbågsugn. Figur 2 visar producerad mängd restprodukter totalt under 2010 och om dessa mängder har använts eller deponerats, externt eller internt. Posten lagerutveckling visar nettoförändringen av lagrat material under året. Av restprodukterna som uppstod i processerna användes 38 procent externt, 42 procent återanvändes internt och 20 procent gick till deponi. 1 LD är en österrikisk process från Linz Donawitz (LD), med behållare och lans för behandling med syrgas. 7

10 Figur 2 Produktion av restprodukter under 2010 (kton) fördelat på användning, lager, och deponerat. kton Produktion Extern användning Intern användning Extern deponi Intern deponi Lagerutveckling Produktion Användning Deponi Lagerutveckling Sett över en rad år är trenden tydlig, mängden deponerat material är sjunkande, se Figur 3. Genom återanvändning av interna material, säkerställandet av användning av stålindustrins biprodukter och återvinning av t.ex. metallinnehåll i stoft, minskas uttaget av jungfruliga material avsevärt, både internt i stålproduktionen och i extern användning i t.ex. vägbyggnation. I mitten av 2000-talet var de deponerade mängderna över 35 procent och har till 2010 minskat till 20 procent. Går man längre tillbaka i tiden är den deponerade andelen ännu större. Figur 3 Mängden deponerade restprodukter i relation till produktion av restprodukter 2004 till % 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

11 2. Stålindustrins metallurgiska slagger 2.1 Produktion Totalt producerades ton metallurgisk slagg hos järn- och stålverken i Sverige under Denna produktion fördelas på en rad olika slaggtyper. De största mängderna, över 70 procent, kommer från den malmbaserade tillverkningen i masugn och LD-konverter 2. Figur 4 Produktion av metallurgiska slagger från järn- och stålverken 2010 i kton. kton Masugnsslagg LD slagg AOD slagg Ljusbågsugnsslagg Skänkslagg Låglegerat Övrig slagg Höglegerat Slagg är den aktiva komponenten i de metallurgiska processerna som 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 dessa, 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. Vilka mineral som finns i slaggen kan styras genom kontroll av sammansättning, val av nedkylningshastighet eller genom tillsatser till slaggen, exempelvis genom tillsats av bor- eller fosforföreningar till den flytande slaggen. Till exempel går det att påverka porositet, kristallstruktur och ytstruktur för att på så sätt erhålla slagger med olika hållfasthet, isoleringsförmåga, rasvinklar och packningsgrad. I det långsiktiga forskningsarbetet som har genomförts om slaggers mineralogin, se vidare Kapitel 6, har kunskapen ökat om både metallfördelning i slaggen och om de enskilda mineralens (fasta lösningar inkluderat) inverkan på egenskaper. Det går också att undvika att vissa mineraler bildas under nedkylning eller att de vid kontakt med vatten genomgår omvandlingar, som gör att slaggen sväller eller faller sönder. 2 En del av posten övrig slagg räknas också in denna summa. I posten övrig slagg ingår bl.a. avsvavlingsslagg och tunnelugnsslagg, se Bilaga 2 för mer fakta. 9

12 Bild 1 Höglegerad ljusbågsugnsslagg 3 med vittringsprodukt av fältspat. Foto: Lale Andreas, LTU Efter att slagg och stål har tappats från ugnen fraktas slaggen i slaggrytor till en slagghanteringsplats. Denna process ser olika ut på olika företag och beskrivs här bara översiktligt. Slaggen tippas ur slaggrytan, 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. Bild 2 Exempel på slagghantering avsvalningsfack och slaggtömning. Foto till vänster: Lale Andreas, LTU. Efter den metallurgiska processen innehåller slaggen 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. 3 Slaggen på bilden ett prov från den ljusbågsugnsslagg som använts i fältförsök i Hagfors i slutdeponeringen, se vidare Kapitel 3.2. Fotograferad med 20 gångers förstoring och korspolariserat ljus i ett petrografiskt mikroskop. 10

13 2.2 Olika typer av slagger och använda mängder Inom svensk järn- och stålindustri uppkommer olika sorters metallurgiska slagger beroende på vilken tillverkningsprocess av stål företaget har och i de olika processtegen. Dessa slaggtyper presenteras i Tabell 1. För att få mer detaljerad kunskap om tillverkningsprocesserna och de olika slaggernas tillverkningssätt, innehåll och egenskaper, se Bilaga 1 och 2. I det fall en slagg är en biprodukt har den registrerats i REACH. Som ett led i REACH-arbetet har slaggernas miljö- och hälsoaspekter kartlagts för att säkerställa användning i en rad olika applikationer. Tabell 1 Slaggtyper inom svensk stålindustri och REACH registrering Slaggtyp Uppkomst/Process Plats REACH Masugnsslagg Masugn Låglegerad Luftkyld SSAB EMEA Ja Vattengranulerad SSAB EMEA Ja LD-slagg LD-konverter SSAB EMEA Ja Ljusbågsugnsslagg Ljusbågsugn Rostfritt Outokumpu, Avesta Sandvik, Sandviken Ja Nej Höglegerat Uddeholms, Hagfors Erasteel Kloster AB Nej Nej Låglegerat Höganäs, Halmstad Ovako Bar, Smedjebacken Ovako, Hofors Scana Steel Björneborg Ja Ja Ja Ja AOD-slagg 4 (rostfritt) AOD-konverter Outokumpu, Avesta SMT, Sandviken Ja Nej Skänkslagg Skänkugn Outokumpu, Avesta Ovako Bar, Smedjebacken Ovako, Hofors SMT Sandviken Scana Steel, Björneborg SSAB EMEA Uddeholms, Hagfors Höganäs, Halmstad Ja Nej Nej Nej Ja Ja Nej Nej Tunnelugnsslagg Tunnelugnen Höganäs, Höganäs Nej 5 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 ett tiotal år tillbaka i tiden, då stora mängder deponerades. Under 2010 användes all producerad masugnslagg, se Figur 5. Användningen av masugnsslaggen är nästan helt för externa ändamål. All producerad låglegerad ljusbågsugnsslagg används också med över 80 procent externt. För den höglegerade ljusbågsugnsslaggen har under 2010 mindre än 20 procent använts varav hälften externt. 4 AOD betyder Argon Oxygen Decarburization. Stålet avkolas med hjälp av argon och syre. 5 Höganäs har inlett registreringen av denna slagg men vid publicering av denna handbok är man inte klar. 11

14 Figur 5 Produktion och användning av metallurgiska slagger från järn- och stålverken 2010 (kton). kton Masugnsslagg LD slagg Övrig slagg AOD slagg Ljusbågsugnsslagg, låglegerat Ljusbågsugnsslagg, höglegerat Producerat Använt inkl lagerutveckling Skänkslagg I Sverige är det största användningsområdet för de metallurgiska slaggerna processinterna applikationer, 44 procent, se Figur 6, vilket indikerar 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 de 41 procent som använts i EU totalt. 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. Figur 6 Användning av slagger i Sverige (t.v.) och EU (t.h.) Deponikonstruktion 22,7% Vägkonstruktion 23,0% Jordförbättring Övrig 2% konstruktion 2% Process internt 5% Övrigt 4% Vägkonstruktion 41% Jordförbättring 0,4% Cementtillverkning 0,0% Övrig konstruktion 10,2% Process intern 43,7% Cementtillverkning 46% 6 Källa: Euroslag. 12

15 2.3 Slagger från stålindustrins samarbetspartners Eftersom stålbranschen samarbetar med några företag i restproduktsfrågorna och flera av användningsområdena är likartade, presenteras också tre andra slagger, Vargön Alloys AB:s ferrokromslagg, Boliden Mineral AB:s järnsand, samt Befesa Scandusts plasmaugnsslagg i denna handbok. Mer detaljer om dessa material finns i Bilaga 3. Tabell 2 Några slaggtyper hos svensk stålindustris samarbetspartners och REACH registrering. 7 Andra slagger än stålslagger Uppkomst/Process Plats REACH registrering Ferrokromslagg Ferrokromtillverkning Vargön Alloys Ja Järnsand Fumingugn Bolidens Rönnskärsverk Ja Plasmaugnsslagg Plasmaugn Scandust Ja Vargön Alloys AB i Vargön tillverkar ferrokrom (råvara för framställning av legerat stål) och tillverkningen av ferrokromslagg är en del av denna process, med en årlig produktion runt 100 kton. Järnsanden har fått sitt namn av sitt innehåll av järn och sin tydliga och ensartade kornstorlek som motsvarar sand och tillverkas i Boliden Mineral AB:s smältverk, Rönnskärsverken. Årligen produceras kton av järnsand. Bild 3 Ombyggnad av vägparti i Skellefteå där järnsand används som skydds- och dränlager Befesa Scandust har som huvudsaklig uppgift att upparbeta stoft och annat metallhaltigt avfall från tillverkning av rostfritt stål. Upparbetningen sker i en s.k. Plasmaugn som kan liknas med en masugn. I processen utvinns bl.a. slagg och värdefull metall som legerat tackjärn i form av granuler. Årligen tillverkas cirka 25 kton slagg. 7 Statistiken och handboken är baserad på insamlad statistik för järn- och stålverken. Därför ingår producerade och använda mängder slagg för dessa tre företag inte i några fler diagram eller tabeller. 13

16 14

17 3. Lämpliga användningsområden för slagger 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 i denna handbok 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. 8 Jämfört med de flesta naturmaterial är de allra flesta slagger mer väldefinierade eftersom de är metallurgiskt styrda redan i tillverkningsprocessen. 3.1 Vägkonstruktion När ett vägbygge påbörjas schaktas först jord och lera undan. Den frilagda markytan, på vilken vägen ska byggas, kallas för terrass. På denna läggs olika bärande lager och överst ett slitlager. Bild 4 En vägs olika lager och deras funktion. Höjden på de olika lagren, samt även sorteringen på materialet, varierar med kraven på vägen. Ofta är det bärigheten som avgör konstruktionen, men ibland är det även isolering mot tjäle som blir dimensionerande. Vanligen är det en kombination av flera krav. Vid större vägar är det alltid Trafikverkets krav som gäller. 8 Från SGI:s rapport: Miljökonsekvensanalys av Naturvårdsverkets förslag till kriterier för återvinning av avfall i anläggningsarbeten, Rapport F2008:4, Avfall Sverige, med bilagor. 15

18 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 Resurseffektivitetsstrategi 9. Dessutom, genom att koldioxidutsläpp från stål- och slaggtillverkning allokeras på stålet, bidrar användning av slagg även till minskade koldioxidutsläpp jämfört med brytning av bergkross. Masugnsslagg i form av Hyttsten och Hyttsand 10 har använts till obundna bärlager och till vägoch 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 m 3 material/km. Väg- och transportforskningsinstitutet (VTI) har gjort dessa beräkningar 11 på en sju meter bred väg, dimensionerad för nio miljoner standardaxlar med materialtyp 4 i terrassen. För det översta lagret, slitlagret, har slagg från ståltillverkning i ljusbågsugn, ljusbågsugnsslagg, flera egenskaper såsom slitstyrka, beständighet och friktion, samt bullerreducerande effekter som gör att den bl.a. lämpar sig väl som ballast i asfalt. I Sverige är ljusbågsugnsslagg fortfarande en lågt utnyttjad resurs för asfaltstillverkning, trots de många goda egenskaperna. Marknaden växer för närvarande men i ganska låg takt. Tabell 3 Rekommendation för slagganvändning i en vägs olika lager. Lager Asfaltsväg Grusväg Slitlager Asfalt med ljusbågsugnsslagg Hyttsten 0/8 och 0/16 Bärlager (bundet) Asfalt med ljusbågsugnsslagg Bärlager (obundet) Hyttsten 0/32 Hyttsten 0/32 Ljusbågsugnsslagg Förstärkningslager Hyttsten 0/250, 0/125, 0/90, 0/63, 0/45 Stabiliserad AOD slagg Ferrokromslagg Järnsand Ljusbågsugnsslagg Hyttsten 0/250, 0/125, 0/90, 0/63, 0/45 Skyddslager Hyttsten 0/250, 0/125 Hyttsand Järnsand Ljusbågsugnsslagg Övrig användning Dränering/isolering Hyttsten 8/16, 16/32 Lättfyllnadsmaterial 12 Hyttsand Hyttsten 0/250, 0/125 Hyttsand 9 Ett av EU:s sju flaggskepp handlar om ett resurseffektivt Europa. Kommissionen presenterade den 20 september 2011 meddelandet Färdplan för ett resurseffektivt Europa, KOM(2011) 571 slutlig. 10 Se vidare Bilaga 2 för detaljer om dessa material. 11 Dimensionering av vägöverbyggnader med Hyttsten Dnr: 2010/ Fyllning i bankar, skyddslager och förstärkningslager vid svag undergrund. 16

19 3.1.1 Skyddslager Hyttsten kan med fördel användas i skyddslager. Den är porig till sin karaktär vilket ger den isolerande egenskaper som kan utnyttjas i anläggningssammanhang för att motverka tjälskador. Ett isolerande vägmaterial ökar risken för frosthalka om det ligger för högt upp i vägkroppen och användningen av Hyttsten begränsas därför till minst 250 mm under vägytan Förstärkningslager I förstärkningslager bidrar Hyttsten till en hög styvhet (bärighet) hos vägkonstruktionen vilken som regel fortsätter att öka under lång tid. Det är materialets kornstorleksfördelning samt dess cementerande egenskaper som ger denna styvhetsökning. Hyttsten är också ett mycket stabilt material dvs. det har förmåga att motstå permanenta deformationer. Båda dessa egenskaper har verifierats i ett dynamiskt treaxialtest hos VTI. 13 Ett flertal undersökningar och kartläggningar i fält i form av fallviktsmätningar visar också på en betydande hållfasthetsökning över tid hos vägar med Hyttsten. Järnsand kan också användas i t.ex. förstärkningslagret och skyddslagret. Särskilt lämplig är den där vägens undergrund är vattensjuk eller tjälskjutande. Dess dränerande förmåga gör den lämplig som dränskikt, ledningsbädd eller kringfyllning kring ledningar och kablar. Risken för igenfrysning av dränskikt i järnsand är mindre än för vanlig sand. Användning av ferrokromslagg är vanlig vid vägbyggnad i vägens förstärkningslager, men kan också användas i obundna bärlager i överbyggnaden Obundet bärlager I bärlagret kan Hyttsten användas i belagda gång- och cykelvägar samt till grusvägar. Även i denna applikation bidrar Hyttstenens styvhet och stabilitet positivt till vägens egenskaper och utseende. Nedanstående bild är hämtad från en kartläggning av gång- och cykelvägar. En sträcka är byggd med Hyttsten (t.h.) och en med traditionellt material (t.v.) båda i direkt anslutning till varandra. Sträckan med traditionellt material har uttalad sprick- och spårbildning jämfört med sträckan med Hyttsten. Bild 5 SSAB:s luftkylda masugnsslagg, Hyttsten, för vägkonstruktion gång- och cykelvägar. Hyttsand har låg egentyngd (låg densitet) och brukar räknas som lättfyllnadsmaterial. Det kan utnyttjas när ett belastningskänsligt område behöver avlastas. Den cementerande effekten hos Hyttsand ger en större lastfördelande yta till undergrunden vilket medför att sättningarna blir betydligt mindre än vid användning av andra material med samma densitet. 13 VTI notat

20 Bild 6 Hyttsandsutläggning på riksväg 57 vid Gnesta Slitlager och bundet bärlager (asfalt) 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. Bild 7 Vidhäftning mellan bitumen och ljusbågsugnsslagg (t.v.) respektive mellan bitumen och granit (t.h.). Bild från Harsco Metals. 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. Den har en bra beständighet och materialet är mindre känsligt för vatten och växlingar mellan frys- och tötemperaturer. Ljusbågsugnsslagg från Ovako har använts i slaggasfalt på flera ställen i Sverige. Exempel på ett par sträckor där Vägverket 2005 och 2006 använde slaggasfalt är Gråda 18

21 cirkulationsplats i Borlänge (som ligger i anslutning till avfarten via motorvägen till Falun) med ungefär ÅDT 14 och rondellen på väg 66 (infarten till Smedjebacken) med cirka ÅDT. Ljusbågsugnsslagg från Ovako i Hofors lades 2010 i ett par större rondeller i Gävle, dels vid södra E4-avfarten ( ÅDT) och i dels en rondell på Norr ( ÅDT). Dessa cirkulationsplatser utmärker sig med att se nybelagda ut än idag. Tack vare slaggens kornform får slaggasfalt även en bullerdämpande effekt, vilken är uppmätt vid ett flertal fullskaliga testvägar i Sverige. Användande av slaggasfalt i områden där kraven är speciellt höga är därför högaktuellt, exempelvis i tättbebyggda områden. Den höga friktionen som nämnts ovan beror på den oregelbundna partikelformen hos slaggen. Bild 8 Slaggasfalt från Ovako Hofors i Åkersberga, Stockholm. 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 först testas genom försök i laboratorieskala. Dessa tester kommer att genomföras under 2012 inom ramen för Jernkontorets gemensamma forskning i teknikområde 55, Restprodukter ÅDT, Årsdygnstrafik, är det under ett år genomsnittliga trafikflödet per dygn mätt som fordon per dygn, axelpar per dygn eller gående och cyklister per dygn. 15 Se Kapitel 6.1 för mer info. 19

22 3.2 Konstruktionsmaterial för deponitäckning Svensk deponilagstiftning har förändrats under det senaste decenniet. Tolkningen och införandet av EU:s deponeringsdirektiv har avsevärt skärpt villkoren för deponering. För närvarande avslutas många befintliga deponier. Därtill nyetableras kontinuerligt deponier, bl.a. i samband med efterbehandling av förorenade områden. Sammantaget leder detta till en stor efterfrågan på konstruktionsmaterial. Potentialen att använda slagger från ståltillverkning bedöms som stor. I projektet Konstruktionsprodukter baserade på slagg, (se Kapitel 6), har de svenska stålproducenterna samarbetat med målet att öka användningen av stålindustrins slagger, internt och externt. Slaggerna är ofta mycket beständiga och vissa av dem har egenskaper liknande cement. En av projektets huvudrapporter innehåller rekommendationer för hur stålindustrins slagger kan användas i deponikonstruktioner. 16 Denna sammanställning är ett resultat av forskningsresultat i labbskala, företagens erfarenheter och ett fullskaleförsök med slagger från Uddeholms AB på en kommunal deponi. Ljusbågsugnsslagg testades som dräneringsmaterial och tillsammans med skänkslagg som bindemedel i tätskiktet vid sluttäckning av deponin. Projektet har visat att flera av slaggerna från Uddeholms kan användas i flera av skikten. I juni 2009 skrevs ett avtal med Hagfors kommun om att använda slagg för sluttäckningen av hela deponin. Kommunen behöver därmed inte använda jungfruliga material för sluttäckningen av Holkesmossen. Utöver de slagger som användes i Hagfors finns det andra slagger med lämpliga egenskaper för användning i sluttäckningskonstruktioner eller applikationer med liknande funktionskrav. I Bild 9 finns en schematisk bild på de olika lagren i en sluttäckning och vilka slagger som kan användas i vilka skikt. Under 2010 användes drygt 20 procent av producerade slaggmängder för detta ändamål. Bild 9 17 En principskiss över de olika lagren i en sluttäckning av deponi och lämpliga slagger. Växtskikt Skyddsskikt Dränskikt: Masugnsslagg, ljusbågsugnsslagg, AOD-slagg Tätskikt: Masugns- och LD-slagg, ljusbågsugnsslagg, skänkslagg, AOD-slagg Avjämningsskikt: Masugnsslagg, LD-slagg, AOD-slagg ljusbågsugnsslagg. Avfall 16 L. Andreas, S. Diener, A. Lagerkvist. (2012) Rekommendationer för användning av slagg i deponikonstruktioner Krav, lämplighet, materialhantering och utläggning, Exemplet Hagfors kommunala deponi. 17 Principskissen för sluttäckning publicerades först i Tham, G. och Andreas, L. (2008) Utvärdering av fullskaleanvändning av askor och andra restprodukter vid sluttäckning av Tveta Återvinningsanläggning. Teknisk rapp Värmeforsk. 20

23 3.3 Jordförbättringsmedel Genom finmalning av kristallin luftkyld masugnsslagg erhålls ett KRAV-godkänt jordförbättringsmedel, s.k. M-kalk. Denna produkt räknas till gruppen silikatkalker och har en syraneutraliserande förmåga motsvarande cirka 50 procent kalk (enligt EN-12945). Utöver ph-höjande effekt erhålls även en viss växtskyddseffekt tack vare löslig kisel som tas upp av växten vilken stärker växtdelarnas motståndskraft mot t.ex. mjöldagg och bladlöss. Kisel har även en positiv inverkan på markstrukturen s.k. mark- och rotandning. Ett relativt högt magnesiuminnehåll (10 procent) är en fördel för jordar där det råder brist på detta element. 3.4 Övriga användningsområden Ridbanematerial (Paddex) Krossad masugnsslagg i storleken 0-8 mm, s.k. Paddex, används som ridbanematerial och fungerar även bra som material till rasthagar och gårdsplaner. Materialet är poröst och har därmed god förmåga att binda fukt vilket ger minskad damning och bra dränering. Dess innehåll av kalk och kisel ger cementliknande bindningar vilket bidrar till god stabilitet. Även Outokumpu utvärderar genom pilotprojekt ljusbågsugnsslaggens egenskaper som ridbanematerial. Bild 10 Luftkyld masugnsslagg under namnet Paddex används som lättskött ridbanematerial. Vältbetong (Merolit) Krossad masugnsslagg i fraktioner mellan 0-12 mm tillsammans med bindemedlet Merit 5000 och cement används för att tillverka vältbetong s.k. Merolit. Det är en oarmerad betongbeläggning som används bl.a. inom industri och lantbruk till uppställningsplatser för maskiner, verkstads- och lagergolv, plansilos samt som underlag för ströbäddar. Den kan även användas som bärlager under asfalt vid krav på hög bärighet. Merolit har hög styvhet och är beständig mot både oljor och kemiska angrepp. Den tål också höga temperaturer och punktlaster. Bindemedel (Merit 5000) Genom att finmala granulerad masugnsslagg kan ett s.k. latent cementliknande bindemedel framställas, denna produkt benämns Merit Internationell benämning är Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS). Produkten är CE-märkt (EN 15167) och P-märkt som tillsatsmaterial typ II för användning i betong, bruk och injekteringsbruk. Merit 5000 möjliggör användning av ballast som uppvisar alkali/kiselsyrareaktioner (ASR) i betong, vilket inte är ovanligt i Sverige. Genom att ersätta cement med 35 procent GGBS eller mer, erhålls en betong där dessa reaktioner uteblir. Merit 5000 används vid tillverkning av golvspackel samt som bindemedel vid stabilisering av förorenade sediment och muddermassor och för markstabilisering. 21