Hybrit har tillverkat vätgasreducerad järnsvamp: ”Ingen har gjort det förut”

2021-06-21 13:00  

Stålindustrins pilotanläggning i Luleå har tillverkat den första omgången vätgasreducerad järnsvamp. Enligt ägarbolagen är de först i världen. ”Ingen har gjort det på riktigt förut” säger SSAB:s teknikchef.

Satsningen på att ställa om svensk stålindustri till fossilfri produktion har initierats av jättebolagen SSAB, LKAB och Vattenfall. Tillsammans har de byggt en pilotanläggning i Luleå för att testa att separera syret från järnmalmen med hjälp av vätgas, i en process som kallas direktreduktion. Syftet är att kraftigt minska koldioxidutsläppen.

Nu har den första kampanjen genomförts med enbart vätgas som reduktionsmedel. Under ett par veckor i maj drevs reduktionsprocessen dygnet runt.

Då producerades omkring 100 ton järnsvamp. Enligt ägarbolagen är det världens första vätgasreducerade järnsvamp i pilotskala.

– Vi har lyckats med den första kampanjen, det tycker vi är ett stort steg. Vi har lyckats att framställa järnsvamp med 100 procent vätgas och utan inblandning av naturgas eller andra gaser. Men vi planerar ytterligare kampanjer förstås i forskningssyfte längre fram, berättar SSAB:s teknikchef Martin Pei för Ny Teknik.

SSAB:s teknikchef Martin Pei. Foto: Linda Nohrstedt

Direktreduktion med naturgas är en vedertagen metod som har använts på olika håll i världen i nära 60 år. Då reformeras gasen till vätgas och kolmonoxid, och båda gaserna reagerar med järnmalmen. Kolmonoxiden tillför energi, vilket snabbar på processen.

Men direktreduktion med enbart vätgas har tidigare endast testats i enstaka mindre försök. Det var orsaken till att Hybritbolagen ville testa tekniken först i pilotskala och sedan i demonstrationsskala.

– Vi ser det här som en milstolpe. Det här är första gången som direktreduktion med 100 procent vätgas har gjorts kontinuerligt, stabilt och med god kvalitet. Alla tror att det här går men ingen har gjort det på riktigt förut, säger Martin Pei.

Naturgas värmde vätgasen

En svårighet när enbart vätgas används som reduktionsmedel är att energi måste tillföras processen. I Luleå har det gjorts genom att en gasvärmare, driven av naturgas, värmer vätgasen innan den leds in i schaktugnen.

– Vi måste klara värmebalansen i reaktorn och det har vi lyckats med, säger teknikchefen, utan att avslöja vilken temperatur vätgasen värms till.

Framöver finns planer på att ta bort naturgasen. Då kan i stället elelement eller förbränning av vätgas användas.

Järnsvamp. Foto: LKAB

När järnmalmen reduceras från syre i schaktugnen bildas järnsvamp, hårda och porösa järnklumpar. En sak som bolagen ville undersöka i pilotanläggningen var hur järnsvampen beter sig i schaktugnen. Om den klumpar ihop sig kan rörelsen nedåt hindras. Men det har inte varit något problem under den första kampanjen, enligt Martin Pei.

Kvaliteten i järnsvampen karaktäriserar teknikchefen som ”tillfredsställande”, utan att gå in på några detaljer. Även nästa steg, att omforma järnsvampen till briketter för att de inte ska riskera att självantända, har fungerat problemfritt i pilotanläggningen.

Järnsvampen går till Volvo Group

Under den första kampanjen tillverkades den vätgas som behövdes kontinuerligt av elektrolysören intill schaktugnen. Framöver är planen att vätgas ska kunna sparas i ett underjordiskt lager som håller på att byggas intill pilotanläggningen.

Den första kampanjen tycker Martin Pei visar att grunden i metoden fungerar. Nu återstår att skruva på olika parametrar för att optimera direktreduktionen så att den passar ihop med övriga delar i ståltillverkningskedjan. Till exempel kan temperaturintervall, gasflöden och järnmalmens ingående värden förändras under nästa kampanj, som planeras till hösten.

Gällivare-Malmberget. Foto: Fredrik Sandberg/TT

Järnsvampen som har tillverkats hittills ska bearbetas till stål i SSAB:s anläggning i Oxelösund och sedan levereras till Volvo Group. Senare ska även Volvo Cars få ta del av fossilfritt stål i mindre mängder.

Hybritbolagen är redan igång med planerna på nästa steg i projektet, demonstrationsanläggningen som ska byggas i Gällivare. Den lyckade första kampanjen i Luleå ger deltagarna råg i ryggen.

– Den här milstolpen vi har nått gör att vi får ännu större självförtroende inför att realisera den planen, men det kommer att ta ett tag innan vi behöver ta ett investeringsbeslut där. Nu pågår förberedande processer, säger Martin Pei.

”Det är inte bara att trycka på en knapp”

I februari dök oväntat en ny aktör upp på den svenska stålscenen, H2 Green Steel, som också vill satsa på fossilfri ståltillverkning och direktreduktion med vätgas. Deras plan är att dra igång en anläggning utanför Boden redan 2024, utan att gå omvägen via pilot- och demonstrationsanläggning.

Så här i efterhand, kunde ni ha gått snabbare fram i Hybrit?

– Nej vi har kört så hårt vi har kunnat. Andra får svara på vad de vill ta för risker. Det är mycket kunskap vi behöver utveckla de kommande åren, att göra det här är inte bara att trycka på en knapp. Andra aktörer kanske vill göra det, det får de bedöma, säger Martin Pei.

Hybrit-projektet

Hybrit-initiativet startades 2016 av de tre bolagen SSAB, LKAB och Vattenfall. Pilotanläggningen i Luleå togs i drift i augusti 2020. I nästa steg planeras en demonstrationsanläggning i Gällivare.

I stor skala kan direktreduktion med vätgas ersätta dagens masugnar och kapa 90 procent av stålproduktionens koldioxidutsläpp.

Ambitionen i Hybrit är att skapa en helt fossilfri värdekedja från gruva till färdigt stål med hjälp av fossilfria pellets, fossilfri el och vätgas. Målet är att Hybrit-tekniken ska minska Sveriges utsläpp med tio procent.

Fossilfri järn- och stålproduktion med Hybrit-teknik kommer att kräva cirka 15 TWh el per år om SSAB:s nuvarande produktionsnivå matchas. LKAB:s omställning kommer att kräva totalt cirka 55 TWh el per år, men i den siffran ingår också merparten av SSAB:s behov.

Under 2021 räknar SSAB med att leverera mindre mängder stål tillverkat med vätgas till kund. 2026 är avsikten att leverera fossilfritt stål i stor skala.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt