LD-staalslak

LD-­staalslak (zie figuur 3.8) ontstaat als vloeibaar bijproduct bij de bereiding van staal uit ruwijzer. Hiertoe wordt ijzererts in een hoogoven onder toevoeging van warme lucht, een slakvormer (kalksteen) en een reductiemiddel (cokes) bij hoge temperatuur omgezet in hoogovengas, een vloeibare metallische fase (het ruwijzer) en een vloeibare oxidische fase (de hoogovenslak). Vervolgens wordt het nog vloeibare ruwijzer met kalk, schroot en zuurstof omgezet in staal en een staalslak. Dit proces wordt de methode van Linz­Donawitz genoemd (ook wel oxystaalproces). Hierbij worden de in het ruwijzer aanwezige verbindingen, zoals silicium, fosfor, vanadium en mangaan, als het ware uitgebrand en samen met een gering deel van het ijzer verbonden aan de oxidische fase. Vanwege de sterke temperatuurstijging die hiermee gepaard gaat, worden schroot en koude slak als koelmiddel toegevoegd.

Er bestaat een sterke relatie tussen de gewenste kwaliteit van het staal en de slaksamenstelling. Het proces wordt gestuurd op basis van de samenstelling van de slak en wel met name op de verhouding SiO₂/CaO. De smelt die ontstaat heeft een overmaat aan calciumoxide die uiteindelijk kristalliseert tot vrije kalk. De vloeibare staalslak, met een temperatuur van circa 1.650 °C, wordt in pannen getapt. Hierbij kan een fractie van het staal meekomen. De pannen worden leeggegoten in slakbedden en de slak wordt gecontroleerd afgekoeld met water. Hierbij ontstaat een kristallijn gesteente met een gering gehalte aan vrije kalk. De afgekoelde slak wordt ontgraven, gebroken, ontijzerd en afgezeefd tot de gewenste gradering. Afhankelijk van de toepassing ondergaat de staalslak een gecontroleerd verweringsproces.

LD­-staalslak als zodanig wordt voornamelijk in de waterbouw toegepast en in mindere mate in wegfunderingen. De geschiktheid voor toepassing in wegfunderingen hangt af van de volumebestendigheid die bepaald wordt door het gehalte aan vrije, niet-­gehydrateerde, kalk. De staalslak bevat een overmaat aan calciumoxide (CaO) in de vorm van kalkpitten die door de hoge temperatuur bij de staalproductie als doodgebrande kalk kan worden aangemerkt. Deze kalkpitten worden vaak omsloten door andere mineralen en zijn doordoor moeilijk toegankelijk voor water. Dringt na verloop van tijd toch water toe tot de kalkpitten, dan treedt bij hydratatie een aanzienlijke volumevergroting op door de vorming van calciumhydroxide (Ca(OH)₂). Door de slak in relatief kleine fracties te breken en een aantal weken in depot op te slaan, wordt bereikt dat enerzijds de kalkpitten toegankelijker worden voor water en dat anderzijds de gevreesde hydratie­ reacties vóór verwerking in een funderingslaag kunnen plaatsvinden. Voor toepassing van LD-­slakken in wegfunderingen is een volumetoename, gemeten in de stoomproef (NEN-­EN 1744-­1 ‘Beproevingsmethoden voor de chemische eigenschappen van toeslagmaterialen – Deel 1: Chemische analyse’), van maximaal 5 procent acceptabel. Er moet op worden gelet dat het materiaal geen grotere stenen bevat, om bloemkoolvorming tot een minimum te beperken (zie ook paragraaf 2.3.6). Niettemin worden LD­-staalslakken niet of nauwelijks gebruikt in funderingslagen. Wel vindt toepassing plaats in de vorm van een mengsel met 10 procent (m/m) gegranuleerde hoogovenslak: het LD­-staalslakmengsel als activator of stabilisator in andere slakken- en steenmengsels.