Details

Ageing behaviour of steel slags in landfill liners

by Diener, Silvia

Abstract (Summary)
Stålslagg är en restprodukt som kommer från ståltillverkningen. Den har kemiska och fysikaliska egenskaper som bör utnyttjas och som gör den lämplig för återanvändning, samtidigt som onödig deponering kan undvikas. Stålslagg kan återanvändas inom ståltillverkningen eller så kan den användas som konstruktionsmaterial i väg- och vattenbyggnadskonstruktioner eller i olika typer av barriärkonstruktioner som till exempel deponisluttäckningar. En deponisluttäckning består av flera skikt där tätskiktet ska ha en låg vatten- och gaspermeabilitet för att minska metan- och lakvattenutsläpp. Flera studier visar att stålslagg uppfyller dessa egenskaper och har potential att kunna användas i deponitäckning. Men det finns fortfarande oklarheter angående slaggmineralernas stabilitet över en längre tid. En deponitäcknings funktion förväntas vara stabil i många tiotals eller hundratals år. För att kunna förutsäga det långsiktiga beteendet för stålslagg i ett tätskikt genomfördes ett laboratorieexperiment vars syfte var att studera effekterna av accelererad åldring under kontrollerade förhållanden. De faktorer som studerades var koldioxidhalten, relativa luftfuktigheten, temperaturen, kontakten med lakvatten samt åldringstiden. I denna avhandling presenteras undersökningen av ljusbågsugnsslagg och skänkslagg, från framställning av höglegerat verktygsstål, efter tre respektive tio månaders accelererad åldring. Mineralogin och lakningsegenskaperna studerades genom två typer av laktester, termiska analyser, analys av syraneutraliserande kapacitet samt röntgendiffraktion. För de studerade åldringstiderna var det exponeringen av stålslaggen för en koldioxidrik atmosfär som hade den största inverkan på lakningsegenskaperna. Kalcium, aluminium, svavel och natrium var de ämnen som uppvisade den högsta utlakningen från slaggen medan metaller som krom, nickel, bly och zink endast fanns i väldigt låga koncentrationer i lakvattnet. Utlakningen av kalcium och aluminium minskade med en ökande halt av koldioxid. Termiska analyser visade på en nedbrytning av karbonater. Vikt- och entalpiförändringar mellan 100 och 1000°C utvärderades. Stålslaggens buffertkapacitet, representerad av den syraneutraliserande kapaciteten (ANC pH 4,5), reducerades inte efter tio månaders åldrande. Däremot visade uppdelningen av titreringen i två steg på en förskjutning av buffertområdena för de prover som åldrats tio månader, förmodligen på grund av karbonatbildning. Mineralogin för de undersökta stålslaggerna var komplex med en stor variation av mineralfaser, främst kalciumsilikater, monticellit, periklas och en spinellfas. Andra möjliga mineralfaser var gehlenit, merwinit, åkermanit och järn. Förekomsten av olika fastfaslösningar i stålslaggsmineralerna är sannolik vilket kan orsaka förskjutningar av topparna i diffraktogrammen. Kalcit identifierades också. Karbonatisering under en kort tid visade sig inte ha någon signifikant inverkan på mineralogin, förutom en viss kalcitbildning. Resultaten från studien bidrar till en bättre förståelse av stabiliteten för ljusbågsugns- och skänkslagg i den miljö som finns i ett tätskikt. Åldringen av slaggen resulterade i en reducerad utlakning av vissa element. För att kunna förutsäga det långsiktiga beteendet för åldrad slagg bör resultaten från den här studien kombineras med data från ett pågående åldringsförsök som inkluderar mekaniska tester samt ett fullskaligt fältförsök på Hagfors deponi. Analysmetoder som mer detaljerat kan karaktärisera mineralogin, till exempel svepelektronmikroskopi (SEM) och energidispersiv röntgenspektroskopi (EDX), bör också användas för att bättre kunna kvantifiera mineralfaserna och bestämma vilka  spårelement som är vanligast i specifika mineraler.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Master's Thesis

Keywords:

ISBN:978-91-86233-25-9

Date of Publication:01/01/2009

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.