Qu’est-ce qu’une scorie ou laitier de fonderie ?

Les scories sont un sous-produit de la production d’acier et ont un caractère similaire aux roches géologiques de nature volcaniques telles que le basalte et le granite. La scorie est principalement utilisée dans les industries du ciment et de la construction, et surtout dans la construction routière. On en trouve un peu partout dans le sol et perturbe parfois les champs électromagnétiques.

Les pratiquants de détection de métaux pensent souvent à tort que ce caillou noir, léger et poreux est une météorite. Nous vous m’éprenez pas, ce n’est pas le cas, c’est simplement une scorie.

Définition d’une scorie

La scorie possède plusieurs origines et définitions :

• Matériau fondu formé lors de la fusion ou de l’affinage des métaux en combinant le fondant avec de la gangue, des impuretés dans le métal, etc. Il se compose généralement d’un mélange de silicates avec du calcium, du phosphore et du soufre.
• Mélange de schiste, d’argile, de poussière de charbon et d’autres déchets minéraux produits lors de l’extraction du charbon.

Les scories métallurgiques de haut fourneau diffèrent par la variabilité de leur composition, déterminée par le type de composants de charge : minerai, flux et combustible. De ce fait, 95% des masses de scories sont composées d’oxydes de calcium, de silicium et d’aluminium. C’est le rapport entre les oxydes basiques et acides qui forment trois types de scories. Produits avec une prédominance d’oxydes de fer, de manganèse, de magnésium et de calcium, se réfèrent aux principales scories, celles qui contiennent principalement SiO2 et Al2O3 – acides. Déchets, avec une présence uniforme des deux types d’oxydes ou scories intermédiaires.

Un autre critère de classification est celui des conditions de refroidissement des déchets stériles de fonderie. La différence dans le processus de refroidissement conduit à la formation des types de scories suivants :

• semblable à de la pierre ;
• granulaire;
• vitreux.

Le prochain facteur distinctif qui caractérise les scories des usines métallurgiques est la stabilité. À cet égard, les types de décomposition suivants constituent une alternative aux scories non en décomposition :

• Silicate. Il se caractérise par une augmentation significative du volume de la substance, due au passage du silicate de calcium de la forme bêta à la forme gamma. La structure du laitier est recouverte de fissures puis la pierre se désintègre en une poudre.
• Chaux. Le processus est une conséquence de l’hydratation de la chaux. Ce type de décomposition est principalement caractéristique des scories à foyer ouvert, se manifestant par une fissuration spontanée du matériau solide en morceaux.
• Glandulaire. Il est lié à l’excès de fer non oxydé par rapport aux oxydes de ce métal. Le seuil est de 1,5 % de FeO. Le dépassement de cette valeur et l’exposition à l’humidité initient la réaction de transition du sulfure de fer en son hydroxyde, accompagnée du dégagement d’hydrogène sulfuré. En conséquence, le volume de laitier augmente jusqu’à 38 %, ce qui entraîne une fissuration.
• Manganèse. Il est activé lorsque le laitier est en milieu humide.

Le traitement des scories métallurgiques est principalement associé à des matériaux résistants à la dégradation. À partir de ce produit secondaire, de la pierre concassée, par exemple, est fabriquée.

Comment sont formées les scories ?

Les scories sont l’un des produits les plus naturels de tous. Elles sont comparables au magma fluide du noyau terrestre. Tout comme les roches naturelles, les scories contiennent des oligo-éléments, mais ceux-ci sont complètement liés au réseau cristallin et donc presque impossibles à extraire. Par exemple, une étude de l’Institut Fraunhofer (en allemand uniquement) a montré que les débris d’usure des scories LD utilisées dans la construction des routes ne représentent pas un danger pour la santé.

En outre, les scories présentent l’avantage d’une structure très homogène. Cela signifie que leur qualité et leurs caractéristiques sont constantes au sein des charges individuelles. Grâce à une analyse précise et à des contrôles de processus complets dans la production de fer et d’acier, la composition détaillée de chaque scorie est connue. Et donc, tout comme pour l’ensemble du processus de fabrication, les scories sont soumises en permanence à des contrôles de processus et de qualité.

Quels sont les différents types de scories ?

Les scories sont principalement divisées en scories de haut fourneau et en scories métallurgiques. Deux types de scories sont collectés séparément, préparés et transformés en produits. Comme son nom l’indique, la scorie de haut-fourneau est produite dans le haut-fourneau, lors de la production de fonte brute liquide et est principalement transformée en granulés de scorie de haut-fourneau qui sont un additif précieux dans l’industrie du ciment.

Le principal type de scories métallurgiques est la scorie LD, sous-produit du processus de Linz-Donawitz. Il est produit dans le convertisseur LD au fur et à mesure que la fonte brute est transformée en acier.

Quels sont les usages possibles de ce résidu de fonderie ?

En agriculture comme engrais

La scorie était également utilisée dans le passé, avant l’ère industrielle, comme engrais “naturel”. En réalité il a une action directe de fertilisation, car il est riche en minéraux et favorise certaines réactions biochimiques dans le sol. Il est une action lente et progressive, et était très utilisé dans le passé avant l’apparition des engrais industriels.

Comme dépollueur des sols

Il s’avère que, bien que les scories sont surtout connues pour être ce qui reste lorsque les métaux ont été retirés, elles pourraient être utiles pour éliminer certains produits chimiques néfastes pour l’environnement.

Parfois, l’extraction de roches dures peut acidifier le sol et rendre impropre le rendu environnemental du sol. Le drainage minier acide peut se produire lorsque l’air et l’eau se mélangent à divers minéraux tels que le sulfure de fer (également connu sous le nom de pyrite ou l’or des fous), créant de l’acide sulfurique. L’acide dissous ainsi produit peut contaminer l’eau potable, perturber la croissance et la reproduction des plantes, animaux aquatiques, et même corroder des parties d’infrastructures comme les ponts et les murs en béton armé.

Les scories ferreuses sont actuellement sous-utilisées. Bien que l’industrie de la construction utilise des scories comme agrégat, la plupart sont simplement jetées ou stockées. C’est là que les scories pourraient avoir un rôle pour désacidifier les sols pollués. Cela compenserait à la fois le coût de restauration des zones minières abandonnées et réduirait l’empreinte actuelle des déchets des fabricants d’acier.

Un autre problème que les scories peuvent résoudre est l’excès de phosphate dans l’eau. Le phosphate est un nutriment important pour les plantes et est un ingrédient clé dans la plupart des engrais. Cependant, parfois trop d’engrais est utilisé avec un excès en phosphore, se retrouvant dans les ruisseaux ou les lacs locaux. Le phosphate, ainsi absorbé par les plantes puis l’ensemble du biotope peut favoriser la prolifération d’algues toxiques transformant ce milieu aquatique en zone stérile pour la biodiversité.

Alors, comment les scories peuvent-elles aider ? Les mêmes propriétés qui aident les scories ferreuses à neutraliser les acides (sa teneur élevée en calcium) peuvent aider également à absorber l’excès de phosphate de l’eau. Cela pourrait réduire le besoin d’exploiter de nouveaux matériaux naturels pour les applications de traitement et l’épuration de l’eau.