Ferrochrome slag is a byproduct of high carbon ferrochrome alloy production and has promising material properties for use as aggregate in asphalt wearing courses. However, concerns remain regarding chromium-containing particle emissions during asphalt pavement wear. This study investigates the wear behaviour, particle size distribution, and elemental composition of wear particles generated from asphalt mixtures containing ferrochrome slag. Eight SMA11 and SMA16 asphalt mixtures with different combinations of slag and granite (as aggregate and filler) were prepared and tested using Tröger and Prall abrasion methods. Airborne particles were measured with Aerodynamic Particle Sizer (APS) and Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS), and elemental composition was analysed with X-ray fluorescence (XRF).

Prall and Tröger results show that ferrochrome slag provides wear resistance comparable to the reference material (with granite from Skärlunda as aggregate and filler), despite mixtures not being optimized for slag-specific density or porosity. All mixtures generated particles across a broad size spectrum. Tröger abrasion resulted in coarser particles due to loss of the finest particles during dry collection, while Prall testing yielded finer fractions because particles were collected in water. Airborne PM10 concentrations were similar for all mixtures, and ultrafine particles (<100 nm) were emitted regardless of aggregate type.  

Elemental analysis of filters (total suspended fraction), collected wear particles from the Tröger apparatus (coarse fraction), and the fine fraction (PM2.5) revealed the presence of chromium in slag-containing materials. Chromium was also detected at low levels in the granite samples, likely due to abrasion of the steel needles in the Tröger apparatus. While chromium was clearly present in the generated wear particles, its oxidation state was not determined.

Overall, the results indicate that ferrochrome slag can be used in asphalt wearing courses without increasing airborne particle emissions compared with conventional asphalt pavement. Further investigations on chromium speciation, leaching of fine fractions, and field-scale validation are recommended to ensure environmental and health safety. However, the results are based on laboratory experiments conducted under controlled conditions and although the methods are designed to simulate real studded tire wear, emissions and particle characteristics may differ under actual road conditions.

Ferrokromslagg är en biprodukt från produktion av ferrokromlegeringar och har lovande materialegenskaper för användning som ballast i asfaltslitlager. Det finns dock oro kring emissioner av kromhaltiga partiklar vid slitage av asfalten. Denna studie undersöker slitageegenskaper hos asfalt och undersöker de slitagepartiklar som genereras av dubbdäckslitage av ferrokrominnehållande slaggasfalt. Åtta ABS11- och ABS16-massor med olika kombinationer av slagg och granit (som ballast och filler) tillverkades och testades med Tröger- och Prall-metoderna. Luftburna partiklar mättes med Aerodynamic Particle Sizer (APS) och Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS), och kemisk analys gjordes med X-ray fluorescence (XRF).

Resultaten från Prall och Tröger visar att asfalt innehållande ferrokromslagg ger ett motsvarande nötningsmotstånd som referensmaterialet (med granit från Skärlunda som ballast och filler), trots att asfaltsmassorna inte optimerats för slagg. Alla massor genererade partiklar över ett brett storleksspektrum. Tröger-slitage gav grövre partiklar, sannolikt på grund av förlust av finmaterial vid provtagning, medan Prall-testerna genererade finare fraktioner eftersom partiklarna samlades upp direkt i vatten. Halterna av luftburen PM10 var liknande för alla massor, och ultrafina partiklar (<100 nm) emitterades oavsett ballastsort.  

Elementanalys av filter (totalfraktion), de uppsamlade slitagepartiklarna från Tröger (grovfraktion) samt den fina fraktionen (PM2.5) påvisade krom i slagginnehållande massor, men krom återfanns även i låga koncentrationer i granitmassor, sannolikt på grund av nötning av stålnålarna i Tröger-apparaten.  

Sammantaget indikerar resultaten att ferrokromslagg kan användas i slitlager utan att öka emissionerna av luftburna partiklar jämfört med konventionella ballastmaterial. Vidare studier om oxidationsformer hos krom i dessa storleksfraktioner samt lakningsförsök rekommenderas för att säkerställa miljö- och hälsoeffekterna. Resultaten baseras dock på laboratorieförsök under kontrollerade förhållanden och även om metoderna är utformade för att efterlikna verkligt dubbdäcksslitage kan emissioner och partikelegenskaper skilja från verkliga vägförhållanden.