Det svenske selskapet ScanArc Plasma Technologies og stålprodusenten Ovako har utviklet en ny prosess for jernutvinning.
Ifølge ScanArc kan metoden halvere CO2-utslippene sammenlignet med masovnprosessen som dominerer i dag.
Les også: Her er vindkraft nå billigere enn kull
IronArc
Metoden har fått navnet IronArc, og er en to-trinns reduksjonsprosess.
En kombinasjon av varmeenergitilførsel via plasmagenerator og forbrenning av prosessgasser skal gi svært god energiutnyttelse. Prosessen utføres i to reaktorer; en smeltereaktor og en sluttreduksjonsreaktor.
Utgangspunktet for prosessen er jernoksid, enten i form av jernmalm eller et restprodukt fra stålindustrien, som for eksempel glødeskall eller slipestøv. I den første reaktoren smeltes råstoffet, og høyere jernoksider som Fe2O3 og Fe304 reduseres til FeO. I den andre reaktoren skjer sluttreduksjonen fra jernoksid til metallisk jern.
Mens den første prosessen kan skje med høyt CO2-innhold i prosessgassen, krever sluttreduksjonen høyt innhold av CO. I IronArc-prosessen resirkuleres den utgående gassen fra sluttreduksjonsreaktoren til smeltereaktoren. Der forbrennes den, noe som gir varme til smeltereduksjonen.
Les også: Konkurs kan ramme Hardanger-mastene
Mindre kull
Kull spiller en viktig rolle i produksjon av råjern. I en alminnelig masovn har kullet to funksjoner: For det første trengs det kull for å drive reduksjonsprosessen. For et andre brennes kull for å skaffe nok varme.
I den nye prosessen spiller kullet en mindre sentral rolle.
– I IronArc tilfører vi energi ved å varme opp gass i en plasmagenerator, og kull brukes bare for å utføre reduksjonsarbeidet. Dermed senkes behovet for kull med 50 prosent, og det totale energiforbruket inklusive behovet for strøm er 60-70 prosent av masovnens, sier Maria Swartling, prosessingeniør i metallurgi i ScanArc, til Teknisk Ukeblad.
I en plasmagenerator brukes en lysbue mellom to elektroder til å varme opp gass til plasmatilstand, og den varme plasmaen injiseres i reaktoren. Ifølge Swartling, omdannes så mye som 85-90 prosent av den elektriske energien til varmeenergi.
Flere fordeler
Ifølge Swartling har den nye metoden flere store fordeler i forhold til alminnelige masovner.
– De store fordelene er at de fysiske egenskapene til jernoksiden og kullet er uviktige. I masovnen er råmaterialenes egenskaper veldig viktige. Jernoksiden må sintres, og kullet kokses, forklarer Swartling.
I IronArc-prosessen smeltes materialet ned i første trinn. Dermed er råstoffenes egenskaper mindre viktige, og man kan anvende andre kullsorter enn koks, samt jernoksid i mange former. Dette kan få positive ringvirkninger for miljøet.
– IronArc har forutsetninger for å bli et konkurransedyktig alternativ til masovnen, som er den dominerende jernfremstillingsprosessen i dag. Fra et miljøsynspunkt innebærer prosessen, foruten de lave CO2-utslippene, at behovet for både koksverk og sinterverk faller bort. Særlig koksverkene utgjør en betydelig miljøpåvirkning, sier Gert Nilson, teknisk direktør ved Jernkontoret, den svenske stålindustriens bransjeorganisasjon, i en pressemelding.
Les også: Endelig full produksjon av svensk kjernekraft
- Én vei å gå
Leiv Kolbeinsen er professor ved institutt for materialteknologi ved NTNU, et miljø der det har vært stor aktivitet rundt plasmateknologi knyttet til metallutvinning. Selv om over 90 prosent av alt jern i dag fremstilles i tradisjonelle masovner, finnes det allerede mange alternativer til denne prosessen, forteller Kolbeinsen.
- Spørsmålet er hvilke av alle disse alternativene som skal utvikles til industriprosesser, og IronArc kan absolutt være én vei å gå, sier Kolbeinsen til Teknisk Ukeblad.
Flere metoder med langt lavere CO2-utslipp og behov for kull enn tradisjonelle masovner er allerede i bruk i industrien. Teknisk Ukeblad har tidligere skrevet om planene for å bruke norsk naturgass til jernproduksjon ved direktereduksjon i det såkalte Ironman-prosjektet på Tjeldbergodden, samt tilsvarende planer i Narvik.
Kolbeinsen, som blant annet har god kjennskap Ironman-prosjektet, forteller at det på verdensbasis allerede produseres 60 millioner tonn jern i året ved direktereduksjon med naturgass.
Kjent teknologi
Ifølge Kolbeinsen, bygger også IronArc-prosessen på eksisterende og kjent teknologi.
- Verken plasma eller det å bruke disse råvarene i jernproduksjon er forsåvidt nytt, men denne måten å gjøre det på har ikke vært prøvd industrielt før, sier professoren, som mener det kan være fornuftig å bruke elektrisitet og plasma til jernfremstilling.
- Hvis du har bruk for veldig høy temperatur, er elektrisitet en god måte å tilføre varmen på. Det er relativt dyrt ved lav temperatur, men billig ved veldig høy temperatur, så det stemmer at dette er en energieffektiv prosess, sier han.
Likevel kan økonomien være en akilleshæl for alternative metoder for jernutvinning.
- Et av problemene alle som prøver å gjøre noe virkelig innovativt innen jernproduksjon støter på, er at det er lagt ned veldig mye kapital i eksisterende teknologi. Masovnprosessen er også en kontinuerlig prosess. En masovn stoppes bare for vedlikehold kanskje hvert 15. år. Masovnen er også veldig effektiv rent økonomisk. Derfor er det ikke bare bare å skrape en masovn for å bygge noe nytt, forklarer han.
Demonstrasjonsanlegg
IronArc er testet i pilotskala ved ScanArcs anlegg i Hofors.
Neste skritt i utviklingsarbeidet er et demonstrasjonsanlegg som kan produsere 40 000 tonn jern per år.
Dette anlegget skal først og fremst prosessere biprodukter fra industrien, som glødeskall og slipestøv, men også jernutvinning fra ulike malmer skal prøves ut.
Les også:
Er dette verdens største batteri?
