Ny pelletyta höjer effektiviteten
Järnmalmspelletar har en förmåga att kladda ihop vid höga temperaturer och försvåra stålproduktionen. Nu har forskare utvecklat en ytbeläggning som ska öka produktionen och ge lägre koldioxidutsläpp.
DR-pellets från KK3
LKAB är en av världens största tillverkare av järnmalmspelletar. En av produkterna är direktreduktionspelleten KPRS. Den används i stålproduktion där järnoxid reduceras med hjälp av naturgas för att därefter smältas till stål i en elektrostålugn. I denna typ av process är koldioxidutsläppen hälften så stora som vid konventionell tillverkning.
Ett problem är dock att de höga temperaturerna kan få massvis av pelletar att klumpa ihop sig. Det försvårar produktionsprocessen och leder i värsta fall till driftstopp. För att motverka hopklumpning har LKAB belagt sina pelletar med en mineralblandning. Skiktet förlorar dock en del av sina egenskaper när det utsätts för nötning under transport. Men nu har forskare vid SP Sveriges tekniska forskningsinstitut hjälpt gruvbolaget att ta fram mer slitstarka beläggningar.
– Vi har testat olika materialblandningar som LKAB kan utveckla vidare. Vi har också hjälpt dem att utvärdera beläggningarna och se processen på ett annat sätt så de kan snabba på sin materialutveckling, säger Marie Sjöberg, sektionschef för Kemi, material och ytor vid SP.
Tjockleken hos beläggningarna är i mikrometerstorlek, vilket är väldigt tunt jämfört med pelletdiametern på 10-15 mm. Skiktet är så tunt att det inte går att se med blotta ögat.
– För att utvärdera skiktet har vi bland annat undersökt hur bra beläggningen fäster på pelletytor, hur beläggningen dispergerar i vatten och hur pumpbar lösningen är, säger projektledaren Anders Larsson.
Det nya skiktet är oorganiskt och hamnar till slut i stålproducentens slagg. Eftersom slaggmängderna bör hållas så låga som möjligt är det viktigt att minimera skiktets tjocklek.
Beläggningen av pelletarna sker idag med sprejning genom särskilda dysor. Men innan en ny typ av skikt kan beläggas i stor skala måste det utvärderas ännu mer i labbskala.
– Samarbetet har fungerat mycket bra och tillsammans har vi byggt upp kunskap kring grundläggande mekanismer i ytbeläggningsprocessen. Nu ska vi fortsätta laboratoriestudier baserat på resultatet från projektet, säger forskningsingenjören Margareta Rutschman på LKAB.
Studierna innefattar bland annat hur pelletarna klumpar ihop sig vid olika temperaturer och hur lätt klumparna kan slås sönder. I labbet finns också utrustning för att simulera hantering vid malmtransport. Någon tidsplan för när ett fullskaleförsök kan göras finns inte, enligt forskningsingenjören.
Projektet har pågått under ett halvår och engagerat tre-fyra personer hos SP, motsvarande 3,5 månaders arbetstid för en person. Ungefär lika mycket tid har LKAB lagt ner i projektet.
– Det här är ett ganska kort projekt. Vi är vana att jobba i fleråriga forskningsprojekt.. Det känns kul
att kunna bidra till nya material, nya produkter och ökad konkurrenskraft, säger Anders Larsson.
För några år sedan tillhörde beläggningsforskarna det dåvarande Ytkemiska institutet, innan
det slogs ihop med SP. Tidigare utförde institutet en hel del projekt kring flotation för gruv- och mineralindustrin. På senare år har uppdragen från gruvnäringen varit färre. Dock pågår ett annat projekt tillsammans med Boliden. Och forskarna hoppas på mer samarbete.
– Vi kommer att följa utvecklingen och hålla kontakten med LKAB. Förhoppningsvis kan vi komma med tips och idéer framöver eller som aktiv part i ett nytt projekt, säger Marie Sjöberg.
JESPER GUNNARSSON
Artikeln tidigare publicerad i Process Nordic nr 5 2016