Steel slag instead natural aggregate in asphalt mixture

• Autorzy: Sofilić T. , Merle V. , Rastovćan-Mioč A. , Ćosić M. , Sofilić U.

Warianty tytułu

PL

Żużel stalowniczy, jako zamiennik kruszyw naturalnych stosowanych w mieszance asfaltowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Even though electric arc furnace (EAF) steel slag has been classified as non-hazardous waste by its physical and chemical characteristics, and is possible to be disposed of at provided disposal sites without danger to the environment, this is rarely applied, because the permanent disposal of steel slag is highly expensive and requires a great area, and the valuable ingredients of steel slag are lost forever. The purpose of this paper was to improve the management of this type of non-hazardous industrial waste. Alongside with reducing the area intended for its disposal and increasing the technological benefit of re-using waste material, the final results of these tests should ensure the economic profit of producers, as well as achieve a sociological-ecological benefit due to the reduction of expenditure of natural mineral aggregates, simultaneously enhancing the sustainable development policies in metallurgy. A part of this research examines the possibilities of using EAF slag in other industries, with a special focus on using the slag as substitute for natural mineral aggregates in the production of asphalt mixtures in road construction. The paper presents the results of testing physical and mechanical properties of EAF slag coming from the regular production of unalloyed carbon steel in CMC Sisak, Croatia with the application of prior processing encompassing cooling the liquid slag by air, as well as quenching by water, grinding, magnetic separation, fragmentation and granulometric fractioning for the purpose of its application in technologies of producing asphalt mixtures. Comparison of test results between specimens of water- and air-cooled EAF slag and natural aggregates used in asphalt mixtures on highways and other top-class traffic load roads has demonstrated that the examined slag has equally good physical and mechanical properties, while it is significantly better in terms of resistance to polishing.

PL

Pomimo faktu, że żużel z elektrycznych pieców łukowych (EAF) do wytopu stali został sklasyfikowany jako odpad inny niż niebezpieczny w oparciu o charakterystykę fizyczną i chemiczną, i możliwe jest jego składowanie na odpowiednich składowiskach bez zagrożenia dla środowiska naturalnego, jest to rzadko stosowane, ponieważ stałe składowanie żużla jest bardzo kosztowne i wymaga dużych powierzchni, a cenne składniki żużla są tracone na zawsze. Celem pracy była poprawa zagospodarowania tego rodzaju odpadów przemysłowych. Wraz ze zmniejszeniem powierzchni przeznaczonej na składowanie żużla i zwiększeniem korzyści technologicznych z ponownego wykorzystania odpadów, ostateczne wyniki tych badań powinny zapewnić osiągniecie zysku producentów, jak równiez osiagniecia korzyści społeczno-ekologicznych ze względu na zmniejszenie zużycia naturalnych kruszyw mineralnych, a jednocześnie wzmocnienie polityki zrównoważonego rozwoju w hutnictwie. Część tych badań analizuje możliwosci wykorzystania żużla EAF w innych gałęziach przemysłu, ze szczególnym naciskiem na wykorzystanie żużla jako substytut naturalnych kruszyw mineralnych w produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych w budownictwie drogowym. W artykule przedstawiono wyniki badań fizycznych i mechanicznych właściwości żużla EAF pochodzącego z regularnej produkcji stali węglowej niestopowej w CMC Sisak, Chorwacja z zastosowaniem uprzedniego przetworzenia obejmujacego chłodzenia ciekłego żużla w powietrzu, jak równiez chłodzenia woda, rozdrabniania, separacji magnetycznej, rozdrobnienia i frakcjonowania w celu jego stsowania w technologii produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych. Porównanie wyników badań próbek żużla chłodzonego wodą i chłodzonego powietrzem oraz kruszyw naturalnych stosowanych w mieszankach asfaltowych na autostradach i innych drogach o dużym obciążeniu ruchem wykazało, że badany żużel ma równie dobre właściwości fizyczne i mechaniczne, a jednocześnie jest znacznie lepszy pod względem odporności na ścieranie.

Słowa kluczowe

EN

steel slag; waste; aggregates; road construction; asphalt

PL

żużel stalowniczy; odpady; kruszywa; drogownictwo; asfalt

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 3
• Strony: 657--668
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sofilić T.

autor

Merle V.

autor

Rastovćan-Mioč A.

autor

Ćosić M.

autor

Sofilić U.

• CMC SISAK D.O.O., BRACE KAVURIC 12, 44010 SISAK, CROATIA

Bibliografia

• [1] Integrated Pollution Prevention and Control, BAT for the Production of Iron and Steel, EC Directorate - General JRC Joint Research Centre, European IPPC Bureau, p. 379, 457, Feb 2008.
• [2] M. Agostinacchio, S. Olita, (2005) Use of Marginal Materials in Road Constructions: EAF Slag, www.sed.siiv.scelta.com/bari2005/093.pdf
• [3] D. Venkateswaran, D. Sharma, L. Muhmood, S. Vitta, Treatment and Characterization of Electric Arc furnace (EAF) Slag for its Effective Utilisation in cementitious Products, Global Slag Magazine, pp. 21-25, October 2007.
• [4] M. Cioroi, L. Nistor, Recycling Possibilities of Metallurgical Slag, The Annals of ”Dunarea De Jos” University of Galati. Fascicle IX. Metallurgy and Materials Science No.1-2007, pp. 78-82.
• [5] F. Engstrom, Mineralogical Influence of Different Cooling Conditions on Leaching Behaviour of Steelmaking Slag, Minerals and metals Recycling Research Centre, Lulea University of technology, Lulea, p.5, Sweden 2007.
• [6] M. de Oliveira Polese, G. L. Carreiro, M. Gomes da Silva, M. Ribas Silva, Caracterizacao Microestrutural da Escoria de Aciaria, Revista Materia 11, 4 444-454 (2006).
• [7] B. Bradaskja, J. Triplat, M. Dobnikar, B. Mirtic, A Mineralogical Characterization of Steel-Making Slag (in Slovenian), Materiali in tehnologije 38, 3-4, 205-208 (2004).
• [8] M. Tossavainen, F. Engstrom, Q. Yang, N. Menad, M. Lidstrom Larsson, B. Bjorkman, Characteristics of Steel Slag Under Different cooling Conditions, Waste Management 27, 1335-1344 (2007).
• [9] P. Chaurand, J. Rose, V. Briois, L. Olivi, J-L. Hazemann, O. Proux, J. Domas, J-Y. Bottero, Environmental Impacts of Steel Slag Reused in road Construction: A Crystallographic and Molecular (XANES) Approach, Journal of Hazardous Materials B139, 537-542 (2007).
• [10] S.Diener, Mineral Phases of Steel Industry Slags Used in a Landfill cover Construction, Master Thesis, Technische Univerit¨at Dresden, p.14, March 2006.
• [11] S.Diener, L.Andreas, I.Herrmann, A. Lagerkvist, Mineral Transformation in Steel Slag Used as Landfill Cover Liner Material, Proceedings Sardinia 2007, Eleventh International Waste Management and Landfill Symposium S. Margherita di Pula, Cagliari, Italy, 1-5 October 2007.
• [12] M. Frias Rojas, M. I. Sanchez de Rojas, Chemical Assessment of the Electric Arc Furnace Slag as Construction Material: Expansive Compounds, Cement and Concrete Research 34, 1881-1888 (2004).
• [13] S. Teir, S. Elonova, C. J. Fogelholm, R. Zevenhoven, Dissolution of steelmaking slags in acetic acid for precipitated calcium carbonate production, Energy 32, 528-539 (2007).
• [14] W. J. J. Huijgen, G.J. Witkamp, R. N. J. Comans, Mineral CO2 Sequstration by Steel Slag Carbonation, Environ. Sci. Technol. 39, 9676-9682 (2005).
• [15] P. Ahmedzade, B. Sengoz, Evaluation of steel slag coarse aggregate in hot mix asphalt concrete; Journal of Hazardous Materials 165 300-305 (2009).
• [16] H. Motz, J. Geiseler, Products of Steel Slag an Opportunity to save Natural Resources, Waste Management 21 285-293 (2001).
• [17] Z. A. Khan, R. H. Malkawi, K. A. Al - Ofi, N. Khan, Review of Steel Slag Utilization in Saudi Arabia, The 6th Saudi Engineering Conference, KFUPM, Dhahran, Saudi Arabia, December 2002, 3 369-381 (2002).
• [18] W. Shao-Peng, Y. Wen - Feng, X. Yong - Jie, L. Zhen - Hua, Design and Preparation of Steel Slag SMA, Journal of Wuhan University of Technology - Mater. Sci. Ed. 18, 3 86-88 (2003).
• [19] Chemical Composition of Ferrous slag Products and Their conformance to Environmental Standards, The Japan Iron and Steel Federation and Nippon Slag Association, 2006, pp 22, www.slg.jp/e/p-paper-e.pdf
• [20] Leaching of Radio nuclides from Slag, www.epa.gov/radiation/docs/source.../tsd/ scrap tsd 041802 api.pdf
• [21] J. F. P. Gomes, C. G. Pinto, Leaching of Heavy Metals from Steelmaking slag, Revista de Metalurgia 42, 6 409-416 (2006).
• [22] H. Shuguang, H. Yongjia, L. Linnu, D. Qingjun, Effect of Fine Steel Slag Powder on the Early Hydration Process of Portland Cement; Journal of Wuhan University of Technology – Mater. Sci. Ed. 21, 1 147-149 (2006).
• [23] G. Bernardo, M. Marroccoli, M. Nobili, A. Telesca, G. L. Valenti, The use of Oil well-derived drilling waste and electric arc furnace slag as alternative raw materials in clinker production, Resources, Conservation and Recycling 52 95-102 (2007).
• [24] H. Kumar, Laboratory Evaluation of Electric Arc Furnace Slag as a Potential Wetland Substrate, Department of Biorecurce Engineering Macdonald Campus of McGill University Montreal, Canada, August, p 36 2007.
• [25] German standard methods for the estimation of water, waste water and sludges, soils and sediments (group S). Determination of leachability by water, Beuth Press, Berlin, 1984.
• [26] Pravilnik o nacinima i uvjetima odlaganja otpada, kategorijama i uvjetima rada za odlagalista otpada (in Croatian OG No.117/2007).