Шлаки — это продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов (топлива, руды, плавней и газовой среды). Их химический состав и структура изменяются в зависимости от состава пустой породы, вида выплавляемого металла, особенностей металлургического процесса, условий охлаждения и др. Шлаки могут быть получены в результате следующих процессов: без появления расплава при сжигании низкокалорийных видов топлива и при алюминотермических процессах; при частичном расплавлении исходных компонентов в процессе сжигания топлива; при полном расплавлении исходных компонентов (в большинстве металлургических процессов). В последнем случае шлаки почти однородны по составу и содержат стекловидную фазу. Восстановительная среда в металлургических печах способствует образованию в шлаках закисных соединений железа, марганца, а также сульфидной серы.

Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии.

В зависимости от характера процесса и типа печей шлаки черной металлургии делят на следующие виды: доменные; сталеплавильные (мартеновские, конвертерные, бессемеровские и томасовские, электроплавильные); производства ферросплавов; ваграночные. Наибольшим является выход доменных шлаков, на 1 т чугуна он составляет 0,6—0,7 т. При выплавке стали выход шлаков на 1 т значительно меньше: при мартеновском способе — 0,2—0,3 т, бессемеровском и тома-совском — 0,1—0,2; при выплавке стали в электропечах — 0,1—0,04 т.

Количество шлаков ферросплавного производства и ваграночных шлаков сравнительно невелико.

Выход шлаков в цветной металлургии зависит от содержания извлекаемого металла в исходной шихте. При плавке в отражательных печах медных концентратов с содержанием меди 10—15% выход шлака составляет 10—20 т на 1 т металла, при плавке в шахтных печах медных руд с содержанием меди 1—2% —50—100, при шахтной плавке окисленной никелевой руды — 100—200 т.

Химический состав доменных шлаков представлен в основном четырьмя оксидами: СаО (29-30%), MgO (0-18%), А1₂0₃(5-23%) и Si0₂ (30—40%). В небольшом количестве в них содержатся оксиды железа (0,2—0,6%) и марганца (0,3—1%), а также сера (0,5—3,1%). Сталеплавильные шлаки характеризуются более высоким содержанием оксидов железа (до 20%) и марганца (до 10%).

Для шлаков цветной металлургии характерны пониженное содержание СаО + MgO (7—13%) и высокое содержание FeO (21—61%). Кроме основных компонентов шлаки цветной металлургии могут содержать в небольших количествах неизвлеченные металлы — медь, цинк, свинец, никель и др.

При оценке шлаков как сырья для строительных материалов важной характеристикой их химического состава является соотношение в них основных и кислотных оксидов — модуль основности:

М₀ = (СаО + MgO) /(Si0₂ + А1₂0₃), (2.1)

при М₀ > 1 шлаки относятся к основным, при М₀ < 1 — к кислым.

Химический состав значительно влияет на физические свойства шлаковых расплавов, структуру и свойства затвердевших шлаков. Так, увеличение содержания оксида кальция в шлаках обусловливает повышение температуры их плавления и понижение текучести.