This is a study of the preconditions for turning the slag produced at Outokumpu Steel in Avesta into by-products. Specifically in which way the continued work should be organized in order to create the best opportunity to reach the goals of lowering the cost for landfill disposal, increasing the level of re-usage in the company and society as well as reducing the usage of virgin materials. The study accounts for the technological conditions and challenges at hand. The biggest remaining challenge will be to find a suitable method for separating metal remaining’s from the slag. All previously identified application areas have been analysed. Slag asphalt and water cleaning are two areas which has been examined in greater detail, while the remaining only been studied briefly. An external analysis has been conducted, where the competing steel manufacturers in Sweden as well as external forces and risks within society have been studied. To analyse the different routes that Outokumpu could choose for the future, an economical analysis of different scenarios and their potential cash flows has been done. Relevant literature concerning organization of innovative businesses is then discussed with relation to the current situation. This leads up to the conclusion that Outokumpu should either negotiate with an external part interested in taking over the commercial part of slag operations and sell them all slag from the Avesta site. Otherwise they should start up their own separate company to handle all the commercialization of all slag, preferably for the entire corporate group. / Studien undersöker vilka förutsättningar som finns vid Outokumpu Steel i Avesta, för att kunna sälja den biprodukt som slaggen från ståltillverkningen utgör. Specifikt har det undersökts på vilket sätt det fortsatta arbetet bör organiseras för att ge bäst förutsättningar för att uppfylla målsättningarna med en kommersialisering. Dessa är att sänka kostnaden för hantering av restprodukter, förbättra både företagets och samhällets hushållande av resurer samt möjliggöra för samhället att minska uttaget av jungfruliga material. Här redovisas de tekniska förutsättningarna och utmaningarna, vilka inte är obetydliga men definitivt möjliga att hantera. Framförallt är det av stor vikt att hitta en bra metod för att separera metallrester från slaggen. Under arbetets gång har samtliga av företagets sedan tidigare identifierade tänkbara användningsområden analyserats. Två av dessa, slaggasfalt och vattenrening, har analyserats omfattande medan övriga områden endast berörts översiktligt. En omvärldsanalys har genomförts och presenteras i rapporten dels i form av en genomgång hur övriga stålproducenter hanterar samma fråga och dels en beskrivning av utmaningar och risker från det omgivande samhället. En ekonomisk analys av olika scenarier och kassaflöden har genomförts för att visa hur olika vägval och parametrar påverkar utfallet från verksamheten. Med den förståelse för verksamheten och nuläget som ovanstående arbete gett har aktuell litteratur rörande organisation av innovativa affärsverksamheter studerats. Tillämplig kunskap från litteraturen har applicerats på det aktuella läget och i rapportens diskussionskapitel vägs denna information samman. Detta ger underlag till arbetets slutsats att Outokumpu i Avesta i första hand bör förhandla med en extern part som är villig att sköta den kommersiella delen och köpa all aktuell slagg som produceras vid anläggningen i Avesta. Alternativt bör Outokumpu starta upp ett företag med uppdrag att hantera all kommersiell hantering av slagg från förslagsvis hela koncernen.

Slagg har historiskt använts som konstruktionsmaterial i olika applikationer. Alla typer av slagg passar inte på grund av otillräckliga egenskaper. Vid produktion av höglegerat rostfritt stål så är slaggen mycket kalkrik, vilket leder till sönderfall på grund av absorption av vatten. Vissa stålsorter hos Sandvik tillverkas med ett tvåslaggsförfarande där en första reduceringsslagg först används för att sedan ersättas av en raffineringsslagg. Denna rapport behandlar förändringar i slaggsammansättning för att förbättra slaggens egenskaper gällande volymstabilitet efter deponering. I synnerhet så behandlas volymstabilitet av reduceringsslagg och om möjligheterfinns att kombinera bra stålproduktion med volymstabil slagg.Projektet har syftat till att kartlägga hur slaggen fungerar i dagsläget med provtagning nära konverter men även hur förändrade sammansättningar påverkar slaggen som svalnar enligt normal praxis utanför stålverket. Slagger som faller sönder av fasomvandlingar har observerats. Slutligenhar en sammansättning som ser lovande ut ur produktionsperspektiv och stabilitetsperspektivhittats. Slaggen blir då stabil även efter försök att orsaka sönderfall i extrem miljö. Vid produktionmed minskad kalktillsats under reducering kan ungefär två tredjedelar av ingående charger somska reduceras med aluminium hanteras. Med en mindre förändring i AOD processen vid reduceringså skulle ca 6000ton/år kunna skiftas från att sönderfalla till att bli stabil. / Slag has historically been used as a construction material in different applications. All types of slags are not suitable due to insufficient properties. Production of high alloy stainless steels leads to a slag which is rich in lime, which leads to disintegration due to absorption of water. Certain steel qualities at Sandvik is manufactured with a two slagg procedure where a first reduction slag is use that is replaced with a refining slag. This report looks into changes in the slag-composition to improve the properties in regards to volumetric stability after disposal. Especially it investigates volumetric stability of the reduction slag and if it is possible to combinea production of high quality steel with a stable slag. Further investigations during the project has looked at how the slag works today, with sampling close to the AOD converter but also how different slag compositions affects the slag that is disposed of outside the steelplant with todays disposal routine. Slag that disintegrates due to phase changes during cooling has been observed. A slag composition that seems promising from aproduction and stability perspective has been found. It results in a slag that remain stable even after enduring harsch enviroments. A production with less lime addition during the reduction phase can handle about two thirds of the aluminum reduced steel batches. With this small changein the AOD process roughly 6000tonnes/year of slag could be shifted from disintegration to stable material.

AOD-slag at Sandvik Materials Technology in Sandviken is disintegrating to a fine powder during cooling as a consequence of a volume increase caused by a phase transformation. The slag becomes a powder that's hard to handle because of dusting, the environment that is closeby take a beating. On top of that the slag must be landfilled and cannot be used as secondary material. In general most slags have a great potential to be used in as construction material in different applications around the society after used by the steel industry. In Sandviks case the disintegration stops that from being possible. To prevent disintegration of AOD-slag serveral things can be done, such as new additives or change of slag composition. In this project a new composition of the slag has been obtained from a decrease of lime addition. Then the slag composition can be moved outside of the area of disintegration by the volume increase. The change had to be done without jeopardize the quality of the steel or the lining material in the AOD. Potential steels were choosen for trials with lowered addition of lime after a present value analysis were established. The early analysis was conducted by slag samples from different steels in the AOD, these samples created the foundation of method further on. The full scale tries were conducted in three campaigns with different follow-ups. The results shows that there is possible to reduce the lime addtive to the AOD and by that receive a solid slag and at the same time produce high quality steel. With reduced lime addition the basicity is lowered. With lowered basicity the results shows that the sulphur removal gets worse as well as the reduction of chromium. The method established in this thesis does no go well with all steels except some pinpointed steel types with less demands on high sulphur removal. / AOD-slaggen vid Sandvik Materials Technology i Sandviken sönderfaller till ett fint pulver under svalning som en konsekvens av en fasomvandling av dikalciumsilikat där en volymexpansion sker. Slaggen som blir pulver blir svårhanterlig på grund av att den dammar, närmiljön försämras till följd. Dessutom måste slaggen deponeras och kan inte användas som ett sekundärt material. Generellt anses slagg har stor potential att användas till andra applikationer i samhället efter användning i stålindustrin. I Sandviks fall sätter sönderfallet stopp för det. För att undvika sönderfall av AOD-slaggen kan en rad olika saker göras som tillsatser eller ändring av sammansättning. I det här projektet har en ny slaggsammansättning uppnåtts genom minskning av kalktillsatsen till slaggen. Då kunde slaggens sammansättning flyttas från området för sönderfall genom volymexpansion. Förändringen var tvungen att ske utan att äventyra stålets kvalité eller infodringen i AOD:n. Potentiella stålsorter valdes ut för försök med mindre kalktillsats efter att en nuvärdesbild hade etablerats. Nuvärdesbilden bestod av provtagning av slagg från charger i AOD:n och den bidrog till metoden för försöken. Fullskaleförsöken utfördes i tre kampanjer med olika typer av uppföljning. Resultaten visar att det är möjligt att minska kalkmängden till AOD:n och därmed få en stabil slagg och samtidigt producera ett fullgott stål. Genom minskad kalktillsats sänks basiciteten och det gör slaggen mindre basisk. Resultaten visar att svavelraffineringen blev sämre. Kromreduceringen blev också något sämre. Metoden framtagen i det här projektet fungerade inte för alla stålsorter utan det är framförallt några utvalda stål med lägre krav på svavelrening.

Sammanfattning Medlemsländerna i FN enades om ett klimatavtal i Paris 2015. För att möta utmaningarna som klimatavtalet kräver behöver samhället en omställning från ett beroende av fossil energi. Förbränning av biobränslen har god potential att konkurrera ut fossila bränslen. Pellets av stamved har ett högt energivärde och har goda framtidsutsikter till att bli en stark konkurrent till fossilbaserad energi, främst för små- och mellanskalig värme- och kraftproduktion. För att göra pellets mer attraktivt på marknaden gäller det att den levereras med hög kvalitet, med fokus på energivärde, hållbarhet och avsaknaden av driftproblem vid förbränning. Härjeåns Energi i Sveg vill veta mer om driftproblemet slaggbildning och hur det kan undvikas genom åtgärder i hela kedjan från råvaruhantering till pelletsproduktion och förbränning. Det övergripande syftet med projektet var att kartlägga askrelaterade problem vid förbränning av träpellets i rosterpannor med fokus på sintring och slaggning samt att ge rekommendationer på åtgärder hur producenten och privatpersoner kan undvika sådana problem. Arbetet med detta examensarbete delades upp i två delar, dels en genomgång av forskningen på området, och dels en utredning av hanteringen hos Härjeåns Energi samt dess underleverantörer. Forskningsgenomgången genomfördes genom att läsa och sammanfatta den forskning som har bedrivits på området under de senaste 25 åren. Utredningen av hanteringen hos företaget och dess underleverantörer genomfördes med hjälp av tidigare gjorda analyser av pellets, råmaterial och slaggningsprov, samt intervjuer med personal på företagen. Resultatet av studien visade att den viktigaste faktorn som påverkar slaggbildning är halten av vissa askbildande element i bränslet, så som kisel, kalium, kalcium, natrium, magnesium, aluminium och järn i aska. Även askhalt, förbränningsteknik och förbränningstemperatur är betydande faktorer. Slaggningsbenägna ämnen härstammar ofta från olika typer av kontamineringar av råmaterial, i form av sand, jord och lera, vilket troligtvis är fallet för Härjeåns Energi. Resultatet visade även att asksmältstemperaturer hos råmaterial var konstant höga under sommarveckorna 2016, för att variera med flera lägre temperaturer under det resterande året. Den tillverkade pelletsen höll höga asksmältstemperaturer hela 2016, utom i oktober. Vad de lägre asksmältstemperaturerna hos Härjeåns Energi exakt beror på är svåra att svara på. Fler utredningar är i behov för att säkert fastställa orsaken. Det är upp till pelletsproducenten, underleverantörer av råmaterial och utrustningstillverkaren att minimera riskerna för slaggbildning och dess effekt på driften. Privatpersoner har små möjligheter att själva påverka förbränningsresultatet gällande slagg och sintring i sin förbränningsutrustning. / Abstract The member states of the UN have united behind a convention on climate change 2015, the “Paris agreement”. To face the challenges of a required conversion to renewable energy, the dependence of fossil fuels need to be drastically reduced. Combustion of biomass has a god potential to replace fossil fuels in many applications. Pellets made from stemwood has a high energy value and is a good candidate to replace fossil fuels in small and medium scale heat and power production. To make pellets more attractive on the market, the delivered pellets need to have high quality and enable low maintenance and operational problems during combustion. Härjeåns Energi in Sveg would like to know more about the ash related issues like slagging and sintering, and how it can be avoided be measures related to handling, pellet production and end use (combustion). The overall objectives of the present work was to identify ash related problems during combustion of wood pellets in heating boilers, focusing on sintering and slagging, and to provide recommendations on measures how to avoid such problems for producers and individuals. This work with the report was divided into two parts. The first part included a research review on the subject. The second part included an investigation of the handling by Härjeåns Energi and their subcontractors. The research review was carried out by reading the research, mainly in scientific peer- review papers from the last 25 years. The investigation of the handling was carried out by evaluating analysis data of pellets, raw material and slagg samples. The results showed that the most important factor that influence slag formation is the concentrations of certain ash forming elements in fuel, such as silicon, potassium, calcium, sodium, magnesium aluminum and iron. Also ash content, combustion technology and combustion temperature are of importance. Substances in the fuels that are associated with slagging tendencies originate mainly from different kinds of contaminations, e.g. sand, soil and clay. This is most likely the case for Härjeåns Energi. The results also showed that the ash fusion temperatures of the raw material ash where constantly high during the weeks of the summer 2016. The remaining weeks of the year showed more varying ash melting temperatures. The produced pellets from Härjeåns Energi 2016 had a high ash molting temperature during the year of 2016, except in October. The exact reason behind the relative low ash melting temperatures is difficult to point out specifically in this work, and need more careful investigations. Overall, it is the pellets producer, the subcontractors and the manufacturer of the heating devices that have the possibilities to develop product and measures which avoid or reduces slagging related problems. The end users (customers) have very small opportunities to influence the outcome of the combustion of pellets.

Av världens totala utsläpp av koldioxid står cementindustrin för ungefär 8 %, vilket är ungefär två gånger så mycket som flygindustrins utsläpp. Koldioxidutsläppen orsakas främst genom den energikrävande metod som används när cementklinker ska framställas från kalksten samt koldioxiden som avges vid den kemiska processen som sker under förbränningen. Nya cement- och betongrecept, med nya egenskaper framställs med målet att minska koldioxidutsläppen. Detta examensarbete är en studie genomför i samarbete med UBAB, Ulricehamns betong. Målet är att hitta möjliga sätt att reducera koldioxidutsläppet relaterat till betongelement genom att ändra på betongrecepten. Tre olika betongrecept med olika tillsatsmaterial har undersökts: glasfiller, slagg och flygaska. I försöken har 30% av bindemedlet ersatts med ett av tre tillsatsmaterial. I samtliga försök har CEM II använts. Syftet var att undersöka betongen med tillsatsmaterial med avseende tryckhållfasthet och arbetbarhet samt jämföra med referensbetongen när det gäller självuttorkning. Resultat av tryckhållfastheten efter ett dygn visar att receptet som innehåller glasfiller hade den största tryckhållfastheten på 20 MPa, följt av receptet med slagg på 19 MPa och sist med flygaska som hamnade på 16 MPa. Tryckhållfastheten mättes ännu en gång efter 28 dagar och resultaten blev 53,2 MPa för receptet med glasfiller, 50,2 MPa med slagg och 48,1 MPa med flygaska. Betongplattor har gjutits med referensbetong och betong med de tre tillsatsmaterialen för att jämföra uttorkningsprocessen med referensbetongen. / Of the world’s total carbon dioxide emissions, the cement industry accounts for about 8 percent, 3 which is about twice as much as the aerospace industry. Carbon dioxide emissions are mainly caused by the energy-intensive method used when cement clinker is to be produced from limestone and by carbon dioxide released during the chemical process that takes place during calcination. New cement and concrete recipes, with new properties, are prepared with the goal of reducing carbon dioxide emissions. This thesis is a study conducted in collaboration with UBAB, Ulricehamns Concrete. The goal is to find possible ways to reduce their carbon dioxide emissions by changing their current concrete recipe. Three different concrete recipes with different additives have been investigated. In the tests, 30 % of the binder was replaced with one of three additives. The three additives were glass powder, blast furnace slag and fly ash. CEM II has been used in all experiments. The purpose was to investigate the compressive strength and workability of the new concrete mixes and investigate if the selfdrying changes in comparison to the reference concrete. Results of the compressive strength after one day show that the recipe containing glass filler had the highest compressive strength of 20 MPa, followed by the recipe with slag of 19 MPa and fly ash 16 MPa. The compressive strength was measured again after 28 days and the results were 53.2 MPa for the glass filler recipe, 50.2 MPa for slag and 48.1 MPa for fly ash. Concrete slabs are casted with reference concrete and with the three secondary cementitious material replacements in order to compare the relative humidity in the slabs with the reference concrete.

Currently, at Sandvik Materials Technology, slag from the AOD is primarily utilized in ladle treatment of steel. This project has evaluated three synthetic slag formers for ladle treatment. The evaluation has been conducted by measuring how the total oxygen contents and amount of non-metallic inclusions change when using the three syntethic slag formers. The result from these measurements has then been compared to how the total oxygen content and amount of non-metallic inclusions change when using the slag from the AOD. The amount of slag in the ladle has, furthermore, been measured in two ways. By the use of mass balance, and by physically measuring the slag height in the ladle. The results from these two methods of measuring the slag amount has been compared. Lastly, a correlation between the total oxygen content and detected amount of non-metallic inclusions has been evaluated. The results show that the three synthetic slag formers provides a cleaner steel with regards to total oxygen content and amount of non-metallic inclusions in comparison to the slag from the AOD. There is a good conformance between measuring the amount of slag by mass balance compared to physically measure it. Lastly, it can be determined that there is no correlation between the total oxygen contents and the detected amount of non-metallic inclusions in the steel. / Vid Sandvik Materials Technology i Sandviken används i nuläget huvudsakligen AOD-slagg vid skänkugnsbehandling. Detta projekt har utvärderat tre syntetiska slaggbildare för skänkugnen. Utvärderingen har gjorts genom att mäta hur väl de tre syntetiska slaggbildarna renar stålet med avseende på den totala syrehalten och mängden icke-metalliska inneslutningar under skänkugnsbehandling. Resultatet från de tre syntetiska slaggbildarna har därefter jämförts med hur väl AOD-slaggen renar stålet. Vidare har slagghöjden i skänken mätts på två sätt. Både genom massbalans med hjälp av slaggsammansättning och genom att fysiskt mäta slagghöjden. Resultatet från dessa två metoder har jämförts. Dessutom har en korrelation mellan den totala syrehalten och den detekterade mängden icke-metalliska inneslutningar undersökts. Resultaten visar att de tre syntetiska slaggbildarna renar stålet bättre jämfört med AOD-slaggen. Det finns en bra överrensstämmelse mellan att mäta slagghöjden med hjälp av massbalans jämfört med att mäta slagghöjden fysiskt. Slutligen kan det konstateras att det ej finns en korrelation mellan den totala syrehalten och den detekterade mängden icke-metalliska inneslutningar.

Syftet med examensarbetet är att jämföra hållfasthetstillväxten och temperaturutvecklingen i klimatförbättrad anläggningsbetong, vilket är betong där 50% av cement har ersatts med slagg och därmed utsläppet av koldioxid från cement reducerats. Examensarbetet skrivs i samarbete med Skanska Stora Projekt Väst. Skanska har som mål att bli helt klimatneutralt till år 2045 och utvecklar ständigt sina betong för att nå målet. Skanskas klimatförbättrad betong, benämnt av Skanska “Gröna betong” är ett steg åt rätt riktning. Examensarbetets syfte är att undersöka hur produktionsplaneringen skulle se ut för en bestämd hållfasthetsklass hos en klimatförbättrad betong jämfört med en referens betong. Med handledning av Skanska genomförs en kvantitativ utredning med beräkningar i programvaran ”Produktionsplanering Betong” (PPB). En referensbetong och en klimatförbättrad betong vars hållfasthetsklass, vattencementtal, cementmängd med mera, varit känd har matats in i PPB med syfte att undersöka hur egenskaper som hållfasthet har utvecklats hos de olika betongen. Kända parametrar har varierats, såsom utetemperatur och tjocklek på betong för att undersöka hur hållfasthets- och temperaturutvecklingen påverkas hos de olika betongtypen och vilken formrivningstid betongen får utifrån detta. Resultaten visar att den klimatförbättrade betongen har långsammare hållfasthetsutveckling första dygnen men efter 28 dygn blir hållfastheten ungefär densamma som referensbetongens. Vintertid behövs extra åtgärder för att den klimatförbättrade betongen ska kunna gjutas. Formrivningstiden beräknades också och resultatet påvisade att den tunnare konstruktionen av klimatförbättrad betong hinner frysa innan hydratationsprocessen sätter igång. / The purpose of this thesis is to compare the strength growth and temperature development in climate-improved construction concrete, which is concrete where 50% of cement has been replaced with slag and thus the emission of carbon dioxide from cement has been reduced. The degree project is written together with Skanska Stora Projekt Väst. Skanska aims to be completely climate neutral by the year 2045 and is constantly developing its concrete to achieve the goal. Skanska's climate-improved concrete, named by Skanska “Green Concrete” is a step in the right direction. Written under the supervision of Hans Hedlund, calculations have been made to investigate how the strength and temperature development is affected when a part of cement is replaced with slag. The method was carried out through a quantitative investigation with the help of supervisors from the company Skanska, to later perform calculations using the software "Production Planning Concrete". A reference concrete and a climate-improved concrete whose, among other things, strength class, vct and amount of cement have been known was investigated with the help of PPB. The aim of the investigation is how properties such as strength developed in the various concrete. A parameters study has been made, varying external temperature and thickness of the concrete sections to investigate how the strength and temperature development has been affected in the different concrete types and what shredding time the concrete gets based on this. The conclusion has shown that the climate-improved concrete has a slower strength development in the first 24 hours, but then after 28 days the strength are approximately the same. In winter it is shown that the climate-improved concrete will need some additional measures to be cast. The time for stripping of the form was also calculated, and the results showed that the thinner construction of climate-improved concrete gets frozen before the hydration process sets in fully, thus not reaching the stripping time during winter.

In this work, the metal and slag phase mixing in three steps of a ladle refining operation of steel melts and for an oxygen balance during cooling of cast iron melts have been studied at two Swedish steel plants and at two Swedish cast iron foundries, respectively. In order to predict the oxygen activity in the steel bulk in equilibrium with the top slag as well as in metal droplets in the top slag in equilibrium with the top slag, three slag models were used. In addition, the assumptions of a sulphur-oxygen equilibrium between steel and slag and the dilute solution model for the liquid steel phase were utilized in the calculations. Measured oxygen activities in steel bulk, which varied between 3.5-6 ppm, were compared to predicted oxygen activities. The differences between the predicted and measured oxygen activities were found to be significant (0-500%) and the reasons for the differences are discussed in the thesis. Slag samples have been evaluated to determine the distribution of the metal droplets. The results show that the relatively largest numbers of metal droplets are present in the slag samples taken before vacuum degassing. Also, the projected interfacial area between steel bulk and top slag has been compared to the interfacial area between the metal droplets and slag. The results show that the droplet-slag interfacial area is 3 to 14 times larger than the flat projected interfacial area between the steel and top slag. Furthermore, the effect of the reactions between top slag and steel and the slag viscosity on the metal droplet formation is discussed. The results show significant differences between the steel bulk and steel droplet compositions and the reasons for the differences are discussed in the thesis. The oxygen activity in different cast irons was studied. Plant trials were performed at three occasions for lamellar, compacted and nodular iron melts. The results show that at temperatures close to the liquidus temperature the oxygen activities were 0.03-0.1 ppm for LGI, around 0.02 ppm for CGI, and 0.001ppm for SGI. In addition, it was found that as the oxygen activities increased with time after an Mg treatment, the ability to form a compact graphite or a nodular graphite in Mg-treated iron melts was decreased. Also, extrapolated oxygen activity differences up to 0.07 ppm were found for different hypoeutectic iron compositions for lamellar graphite iron at the liquidus temperature. Overall, the observed differences in the dissolved oxygen levels were believed to influence how graphite particles are incorporated into the austenite matrix and how the graphite morphology will be in the cast product. / <p>QC 20160518</p>

Till följd av den hårda utbyggnaden av vårt samhälle åtgår en stor mängd naturresurser. Samtidigt som samhället utveckas sätts allt högre krav på att det ska hushållas med naturresurser, inte minst genom införandet av miljömålet en ”God bebyggd miljö”. Enligt detta miljömål ska användningen av såväl mark som naturresurser ske på ett så hållbart sätt som möjligt. Samtidigt med detta skapar den svenska stålindustrin över en miljon ton slagg årligen, varav en stor del deponeras. Då deponeringen är kostsam pågår i dagsläget många försök att finna användningsområden för slagg så att deponeringskostanden ska undvikas. Bland annat har slagg i vissa fall visats kunna ersätta naturmaterial i formav sten, grus och sand vid till exempel vägbyggen och deponitäckningar. Slagg har i försök även visat på en vattenrenande förmåga då föroreningar fastläggs på slaggen.Detta har lett till försök med att använda slagg som filtermaterial i reaktiva filter där sand traditionellt sett ofta används. Denna studie avsåg att undersöka om slagg från Avesta Jernverk fungerar att använda i reaktiva filter för att rena vatten som är förorenade med till exempel tungmetaller och fosfor. Detta gjordes genom att skaka tre olika slagger som produceras i Avesta med ett lakvatten från en kommunal deponi med behov att renas från bland annat fluor, fosfor, kadmium, klorider, nickel och zink. I försöken användes en EAF-slagg och två AOD-slagger. För att undersöka om upptaget av föroreningar påverkades av om slaggen hade nya ytor användes både nykrossad slagg och slagg som varit placerade utomhus under 71 dagar. Resultaten visade att slaggerna som bildas vid Avesta Jernverk har en vattenrenandeförmåga och att samtliga av de testade slaggerna sorberade aluminium, fosfor och zink. Utöver dessa ämnen sorberade flera av slaggerna även arsenik, fluor, koppar och magnesium. Resultatet visade också på ett tidsberoende hos sorptionen, då mer föroreningar togs upp om slagg och lakvatten skakades i fem dygn jämfört med om skaktiden var femton minuter eller fyra timmar. Det gick dock inte att avgöra om slagg med nygjorda ytor sorberade bättre än slaggen som stått utomhus. Beräkningar utfördes och visade att ett slaggfilter dimensionsmässigt skulle vara möjligt att bygga och att en kornstorlek som sand skulle behövas för att få rätt uppehållstid. / As a result of the harsh exploitation and development of our society, a large amount of natural resources are needed. While the society develops it becomes more and more important to economise natural resources. This is also stated as an environmental objective, called "A good built environment" by the Swedish government. According to this environmental objective, the use of both land and natural resources should be undertaken in the most sustainable way possible. At the same time the Swedish steel industry produces over one million tonnes of slag annually, which is mostly deposited. Slag is a byproduct from the steel manufacturing process. When disposal is costly, many attempts to find usage for slag are done instead. For instance, in some cases it has been as replacement for natural resources as stone, gravel and sand in road constructions and landfill covers. Slag has also been shown to have a water-purifying capacity since contamination can be sorbed by the slag. This has led to attempts to use slag as filter material in reactive filters where sand traditionally is widely used. This study aimed to investigate whether slag from Avesta Works could be used in reactivefilters to purify water that is contaminated with heavy metals and phosphorus. This was done by shaking a number of slags produced in Avesta with leachate water from amunicipal landfill, Karlslund. The leachate water needs to be purified from i.a. fluorine, phosphorus, cadmium, chloride, nickel and zinc. In the experiments an EAF slag and two AOD slags were used. To investigate if the sorption of contamination in the leachate water was affected by the age of the particle surfaces, both slags with freshly made and aged surfaces were tested. The aging of the slags was created by placing the slags outdoor for 71 days. The results showed that the slags formed at Avesta Works has a water-purifying ability and that all of the tested slags sorbed aluminum, phosphorus and zinc. Beside these substances, some of the slags also sorbed arsenic, fluorine, copper and magnesium. Theresults also showed a time-dependence of the sorption: More contaminations were sorbed after reacting slag and leachate water for five days compared with fifteen minutes or four hours. It was not possible to determine if the slags with fresh surfaces sorbed better than the slags with aged surfaces. Calculations showed that a filter containing slag should be possible to build dimensionally and that the grain size of sand would be needed to get the required retention time.

Metaller som bryts och utvinns primärt förekommer tillsammans med många andra metaller i malmer och mineral. Avfallsströmmar från metallindustrin har därför ett varierat innehåll av många olika metaller. Metallerna är ofta skadliga för miljön och kan skapa problem för metallproducenterna om halterna är så höga att avfallen inte ens kan deponeras. Det finns skräddarsydda metallurgiska processer för att upparbeta metallhaltigt avfall, i syfte att utvinna de värdefulla metallerna och producera en lakstabil slagg med lågt metallinnehåll. En lakstabil slagg kan ha miljömässiga fördelar som gör att den kan ersätta jungfruligt brutet material, exempelvis bergkross, som fyllnadsmaterial eller i andra anläggningsändamål. I detta projekt studerades två slagger som uppkommit genom behandling av metallhaltigt avfall. För båda slaggerna analyserades metallinnehåll och lakbarhet och resultaten jämfördes mot några valda bedömningsgrunder. Dels innehåller avfallsförordningen gränsvärden för det totala innehållet av metaller för att ett avfall ska betraktas som icke farligt, dels finns mottagnings-kriterier på deponier för avfall i olika farlighetsklasser. I mottagningskriterierna finns gränsvärden för koncentrationen av metaller i lakvätskan vid L/S-kvoten 0,1 l/kg samt den kumulativt utlakade mängden vid L/S-kvoten 10 l/kg. Lakbarheten testades med två olika metoder. På ackrediterat laboratorium gjordes ett standardiserat perkolationstest där materialet packas i en kolonn som sedan sakta genom-strömmas med vatten. Koncentrationen av olika ämnen mäts i lakvätskan när förutbestämda vattenvolymer passerat igenom och kan sedan räknas om till utlakad mängd. Det är endast resultat från ett sådant test som kan användas för att klassificera materialet enligt gällande deponeringskriterier. En billigare och enklare metod kan dock användas för jämförelse-provtagning. Det är ett tvåstegs skaktest där en uppvägd mängd material skakas med en bestämd vattenvolym. Fyra upprepade försök gjordes för varje slagg och lakvattnen sändes till laboratorium för analys. Koncentrationen i lakvätskan mättes och kunde räknas om till utlakad metallmängd. Vissa resultatskillnader mellan de båda metoderna noterades, men låga utlakade mängder uppmättes och materialen uppfyllde nästan alla mottagningskriterier för att kunna tas emot på deponier för inert avfall. Resultaten från kolonnlakningen visade på lägre utlakade mängder än resultaten från skakförsöken. Det kan förklaras med längre kontakttid mellan vatten och material i skakflaskorna. Där sker en nötning av materialet som frilägger nya lakbara ytor. I kolonnen är det hela tiden nytt vatten som kommer i kontakt med materialet. Fler tester bör göras för att bestämma totalhalten av metaller i slaggerna innan man beslutar att använda dem i någon tillämpning. Slaggerna bör inte nyttiggöras inom vattenskyddsområde eller annan plats där känsligt vatten riskerar att förorenas. / Primarily mined and extracted metals are in nature often found together with many other metals in ores and minerals. Therefore, waste from the metal industry might have a varied content of many different metals. These metals are often harmful to the environment and can cause problems. For the metal producers, there is a problem if the metal content in their waste is higher than what is accepted on landfills. There are accurate metallurgical processes to recover the valuable metals from the waste and produce a slag with a low metal content that also is leach stable. Such a leach stable slag might have environmental advantages though it could replace natural material such as gravel as a filler or in other construction purposes. In this project, two slags resulting from the treatment of metal-containing wastes has been studied. For both slags, the metal content and the leachability were analyzed and the results were compared against some selected criteria. The waste regulation declares limits for the total content of metals for which the waste can be considered non-hazardous. Also, there is acceptance criteria on landfills for waste in different hazard classes. The acceptance criteria describes limits for the concentration of metals in the leachate at L/S ratio of 0.1 l/kg, and the cumulative leached amount at L/S ratio of 10 l/kg. The leachability was studied with two different methods. At an accredited laboratory, a standardized percolation test was made. In such tests, material is packed in a column and then slowly perfused with water. The concentration of various substances is measured in the leachate when predetermined volumes of water has passed through the column and can then be converted into leached amount. It is only the results of such a test that can be used to classify material according to local landfill criteria. A cheaper and easier method which can be used for comparison testing is a two stage batch test. In these tests, a weighed amount of material is shaken with a given water volume for a given time. Four repeated attempts were made for each slag and the leachates was sent to the same laboratory for analysis. The concentration in the leachate were measured and could be counted on to leached metal variety. Some differences between the two methods was noticed, but low leached amounts were measured all over and the materials met almost all criteria in order to be accepted at landfills for inert waste. The results of the percolation test showed lower leached amounts than the results of the batch test. This can be explained by the longer contact time between the water and materials in the bottles. There, an abrasion of the material that uncovers new leachable surfaces occurs. In the column, there is always new water that comes in contact with the material. Extended testing should be done to determine the total content of metals in the slags before deciding to use them in any application. Slags should not be utilized in a water protection area or other place where there is a risk for contamination of any sensitive water.