Metallurgische Schlacken sind komplexe, überwiegend oxidische Schmelzen, die bei Hochtemperaturprozessen der Metallgewinnung und -verarbeitung entstehen. Typische Hauptbestandteile sind CaO, SiO2, Al2O3, MgO sowie Oxide der zu entfernenden Begleitelemente (z. B. FeO, MnO, P2O5, Fe2O3). Das CaO–SiO2-System bildet dabei häufig die Basis, auf der durch weitere Oxide die Eigenschaften gezielt eingestellt werden.

Die Schlackenbildung resultiert aus der gezielten Zugabe von Flussmitteln (Kalk, Dolomit, Bauxit etc.) und der Oxidation von Begleitstoffen aus Erz, Zuschlägen oder Schrott. Die Schlacke trennt sich aufgrund ihrer geringeren Dichte von der Metallschmelze und bildet eine eigene Phase. Ihre Thermodynamik wird durch mehrkomponentige Phasengleichgewichte, Aktivitätskoeffizienten und Sauerstoffpotential bestimmt; diese Parameter steuern Reaktionen wie Desoxidation, Entschwefelung und Entphosphorung.

Wesentliche Funktionen von Schlacken sind: chemische Raffination (Aufnahme unerwünschter Elemente), thermische und mechanische Abdeckung der Metallschmelze, Einstellung der Badchemie sowie Schutz der Ofenausmauerung. In Elektrolichtbogenöfen (EAF) beeinflusst die Schlacke zusätzlich den Lichtbogen, den Energieeintrag und die Schaumbildung (Foamy Slag).

Die Eigenschaften wie Viskosität, Schmelzpunkt, Basizität, elektrische Leitfähigkeit und Oxidationskraft werden durch gezielte Schlackendesigns eingestellt. Für Kupferschlacken oder Edelmetallschlacken gelten analoge Prinzipien, jedoch mit spezifischen FeO–SiO2–Al2O3–CaO-Systemen und angepassten Redoxbedingungen.

Nach dem Erstarren entstehen Schlackematerialien mit glasiger oder kristalliner Mikrostruktur. Sie werden u. a. als Zuschlagstoffe im Bauwesen, als hydraulische Binder oder als Sekundärrohstoffe genutzt. Die werkstoffliche Nutzung erfordert eine genaue Kenntnis der Phasenzusammensetzung, Umweltverträglichkeit und Langzeitstabilität.