Steel industries consume refractory materials on a large scale. High temperature resistant refractory materials are essential for linings of the steelmaking vessels, to protect them from corrosive environments, high temperatures, molten steels and slags during transportation and steelmaking operations. Furthermore, with the increasing demand in steel production the usage of refractory materials has substantially increased, resulting in an increasing demand for refractory raw materials. However, with the hike in prices and abundancy for raw materials there is a need for recycling and reusing of spent refractory materials, which are otherwise sent to landfill. Nowadays the environmental as well as economic aspect regarding the recycling of spent refractories are of interest for the steel industries for achieving a solution towards zero waste. Several projects have been launched to investigate and generate new ideas with different ways to recycle refractory materials, but there is much more research and planning that needs to be done in order to find a large scale solution towards achieving zero waste. One of the simplest solutions to avoid landfilling of spent refractory is to introduce and manage a good sorting of the breakout scrap refractory, which can later be recycled or reused depending on their condition. The thesis work was carried out in collaboration of KTH – The Royal Institute of Technology/ Stockholm/ Sweden and Jernkontoret – The Swedish Steelmaking Association / Stockholm / Sweden. The work includes a collection of information regarding the current refractory waste management situation within some of the Swedish steel producers as Ovako AB, Uddeholm AB and SSAB. The information were collected on the basis of their refractory usage and practises. The thesis as well provides some suggestions for recycling and reusing of spent refractory waste materials collected from literature. Additionally some experimental work was carried out on whether an MgO-C refractory brick made of recycled materials can perform similarly against slag as a brick made from virgin materials. Experimental corrosion trials with one industrial slag composition were carried out using a hot-finger test apparatus for bricks with different amounts of recycling content in comparison to a brick made of virgin materials. After experiments, the samples were analysed using a Light Optical Microscope (LOM). A similar performance of all bricks against the slag composition was observed. Additional laboratory tests with different slag compositions, holding times and stirring rates are required to reach more profound conclusions. Industrial trials are essential with bricks containing recycled raw materials to reach a final performance status. / Stålindustrin konsumerar eldfasta material i stor skala. Högtemperatur resistenta eldfasta material är nödvändiga för att fodra skänkugnen, för att skydda den från frätande miljöer, höga temperaturer av smält stål och slagg, samt transport och blandning av smält stål under ståltillverkning. Vidare har användningen av eldfasta material ökat avsevärt med den ökande efterfrågan inom stålproduktion, vilket har resulterat i en ökande efterfrågan på eldfasta råvaror. Men i och med prishöjningen och avhållsamheten för råvaror behövs en idé om återvinning och återanvändning av eldfasta material som annars skickas till deponi. Numera är den miljömässiga och ekonomiska aspekten av återvinning av förbrukade eldfasta ämnen av intresse för stålindustrin för att kunna nå en lösning mot zero waste. Flera projekt har påbörjats för att undersöka och generera nya idéer med olika sätt att återvinna eldfasta material, men det finns mycket mer forskning och planering som behöver göras för att hitta en storskalig lösning mot netto noll avfall. En av de enklaste lösningarna för att undvika deponering av använt eldfast material är att införa och hantera en bra sortering av använt eldfast avfall, som senare kan återvinnas eller återanvändas beroende på dess tillstånd. Avhandlingsarbetet utfördes i samarbete med KTH – Kungliga tekniska högskolan / Stockholm / Sverige och Jernkontoret – Svenska stålföreningen / Stockholm / Sverige. Informationen samlades in angående användning och praxis av eldfasta material. Avhandlingen innehåller också några förslag för återvinning och återanvändning av använt eldfast avfall som samlats in från litteraturen. Dessutom utfördes experiment för huruvida en eldfast infodring av återvunnen MgO-C kan motstå reaktioner mot slagg som en infodring tillverkad av ny utvunna råvaror. Experimentella korrosionsförsök med en industriell slaggkomposition utfördes av en ugn designad för hot finger test för eldfasta material gjorda av olika mängd återvunnet material samt inget återvunnet material alls. Efter experimenten analyserades proverna med ett ljusoptiskt mikroskop (LOM). En liknande prestanda för alla tegelstenar mot slaggkompositionen observerades. Ytterligare laboratorietester med olika slaggkompositioner, hålltider och omrörningshastigheter krävs för att nå en djupare slutsats. Industriella försök är väsentliga med eldfast tegel som innehåller återvunna råvaror för att kunna nå en slutlig prestandastatus.

Decades  ago,  1  ton  of  steel  required  80  kg  of  refractory  material.  While  the  scenario  has completely changed over the years. Today, 1 ton of steel needs approximately 11 kg of refractory material   depending   on   the   steelworks.   Refractories   are   accustomed   to   high-temperature processes,  for  example,  producing  steel,  glass,  etc.  The amount of  spent  refractories has  also increased  with the increase in demand for its production. For the manufacturing of refractories, there is a tremendous use of virgin raw materials but with the increase in price and reducing raw material   sources,   it  will   be  difficult  to   continue  in  that   way  in  the  future.  While,  the environmental  concerns  in  steel  industries  are  increasing  on  a  rapid  scale  such  as  global environmental pollution, natural  resource conservation, and the most important increase in cost for  landfilling.  Therefore,  achieving  zero  waste  and  proper  usage  of  material  from  spent refractories is necessary for economic and environmental reasons in future. This project work focuses on collecting information regarding the refractory waste management for  aid  towards   more   sustainable  Swedish  steel  industries.  The  project  is  carried  out  in collaboration  with  KTH  Royal  Institute  of  Technology  and  the  Swedish  steel  producers association  Jernkontoret.  This  work  focuses  on  a   survey   of  well-known  Swedish  steel companies Sandvik Materials Technology (SMT) AB and Höganäs AB. The scientific work concentrates on the investigation of MgO-C bricks mixed waste, collected from Mireco AB, up to a grain size of 20 mm. Three samples of varying compositions and different grain sizes were collected  from  the  recycling  site  and  processed  for  carbon  reduction.  On  several  trails,  the maximum  carbon  elimination  was  achieved at a  temperature higher than  800°C with holding time longer than 5h. The fines underwent mechanical pressing of 40 MPa to form pellets of 16 mm and 32 mm in diameter. The main traced elements of MgO, SiO2, CaO, Al2O3  and Fe2O3  can be utilized for applications in the agricultural industry. MgO is present in the maximum quantity (70-80%).  By  possible  extraction  of  MgO  from  the  fines  can  be  employed  in  the  crucible industry,  construction industry  and steel  industry for slag  formation. The MgO  in the form of supplements for magnesium deficient soils or calcium magnesium oxide for neutralizing the pH of  the  soil  by  balancing  the  acidity  can  be  employed.  The  compatibility of the  fines can be helpful  to  resolve  transportation  issues and benefit  convenient addition to processes. Overall, this  work  brings  to  the  fore  a  high  potential  for  using  such  waste  refractory  materials  forapplications besides landfilling with an emphasis on agriculture. / För decennier sedan krävde 1 ton stål 80 kg eldfast material. Medan scenariot har förändrats helt genom åren. Idag behöver 1 ton stål cirka 11 kg eldfast material beroende på stålverk. Eldfasta produkter är vana vid högtemperaturprocesser, till exempel produktion av stål, glas etc. Mängden förbrukade  eldfasta  produkter  har  också  ökat  med  ökad  efterfrågan  på  dess  produktion.  För tillverkning av eldfasta produkter finns det en enorm användning av jungfruliga råvaror men med prisökningen  och  minskade  råvarukällor  blir  det  svårt  att  fortsätta  på  det  sättet  i  framtiden. Medan  miljöproblemen  inom  stålindustrin  ökar  i  snabb  skala,  såsom  global  miljöförorening, bevarande av naturresurser och den viktigaste ökningen av kostnaderna för deponering. Därför är det  nödvändigt  att  i  framtiden  uppnå  noll  slöseri  och  korrekt  användning  av  material  från förbrukade eldfasta anläggningar av ekonomiska och miljömässiga skäl. Detta projektarbete fokuserar på att samla in information om eldfast avfallshantering för stöd till mer  hållbar  svensk  stålindustri.  Projektet  genomförs i samarbete  med KTH Royal  Institute of Technology och den svenska stålproducentföreningen Jernkontoret. Detta arbete fokuserar på en undersökning  av  välkända  svenska  stålföretag  Sandvik  Materials  Technology (SMT) AB  och Höganäs AB. Det vetenskapliga arbetet koncentrerar sig på undersökningen av blandat avfall av MgO-C-tegel,  samlat  från Mireco  AB, upp till en kornstorlek på 20 mm. Tre prover med olika kompositioner  och  olika  kornstorlekar  samlades  från  återvinningsstället  och  bearbetades  för kolreduktion. På flera stigar uppnåddes den maximala kolelimineringen vid en temperatur högre än 800 ° C  med en hålltid  längre än 5 timmar.  Böterna  genomgick mekanisk  pressning av 40 MPa  för att bilda pellets med 16 mm och 32 mm i diameter. De viktigaste spårade elementen i MgO,  SiO2,  CaO,  Al2O3 och Fe2O3  kan användas för applikationer inom jordbruksindustrin. MgO finns i den maximala kvantiteten (70-80%). Genom möjlig utvinning av MgO från böterna kan användas i degelindustrin, byggindustrin och stålindustrin för slaggbildning. MgO i form av tillskott  för  magnesiumbristjord  eller kalciummagnesiumoxid för neutralisering av jordens pH genom balansering  av surheten  kan användas. Böternas kompatibilitet kan vara till hjälp för att lösa transportproblem och gynna praktiska tillägg till processer. Sammantaget ger detta arbete en hög   potential   för   att   använda   sådana   eldfasta   avfallsmaterial   för   applikationer   förutomdeponering med tonvikt på jordbruk