20 februari 2025
Effektivare krossning av restmaterial kan minska stålindustrins klimatavtryck
En ny avhandling från Luleå tekniska universitet presenterar metoder för att göra krossningsprocesser av restmaterial från stålproduktion mer energieffektiva. Genom att studera de mekaniska egenskaperna hos elektrisk ljusbågsugnsslagg bidrar forskningen till stålindustrins omställning mot en cirkulär ekonomi och minskade koldioxidutsläpp.
Stålindustrin, en nyckelspelare i den globala utvecklingen, står inför stora utmaningar när det gäller att minska sin miljöpåverkan. Genom att ta sig an en av de mest energikrävande processerna i stålproduktionen, krossning av material har Laura Suarez Collazos, doktorand i hållfasthetslära vid Luleå tekniska universitet, utvecklat nya modeller och metoder som kan optimera processerna och öka resurseffektiviteten.
– För att uppnå en mer hållbar framtid måste vi bli bättre på att använda biprodukterna från stålproduktionen, som till exempel slagg, och utnyttja dem så effektivt som möjligt, säger Laura Suarez Collazos.
Insikter om komplexa material
Forskningen fokuserar på elektrisk ljusbågsugnsslagg, ett biproduktmaterial som uppstår i stålframställning och som kännetecknas av sin komplexa heterogena struktur. För att förstå dess mekaniska egenskaper har Laura genomfört omfattande tester av materialets respons på olika typer av belastningar, både statiska och dynamiska.
Resultaten visar hur slaggmaterialet beter sig under krossning, hur energi förbrukas vid fragmenteringsprocesser och hur materialets sprickbildning utvecklas. Genom att analysera dessa faktorer har Laura Suarez Collazos kunnat identifiera sätt att optimera krossningsprocesser och därmed spara energi.
– Slagg är ett utmanande material att arbeta med på grund av dess variationer i struktur och sammansättning men just därför är det så viktigt att förstå dess beteende för att kunna återvinna det på ett effektivt sätt, förklarar Laura Suarez Collazos.
Laura Suarez Collazos, doktorand i hållfasthetslära vid Luleå tekniska universitet.
Simuleringar för industriell tillämpning
Utöver de experimentella studierna har forskningen även inkluderat avancerade simuleringar av sprickbildning i spröda material med hjälp av finita elementmetoden (FEM). Dessa simuleringar ger en hög detaljnivå och kan användas för att förutsäga hur materialet uppför sig under olika krossningsförhållanden.
– Vi har visat att det går att använda etablerade materialmodeller för att simulera komplexa material som slagg vilket kan bidra till att minska energikostnaderna och förbättra effektiviteten i återvinningskedjan, säger Laura Suarez Collazos.
Simuleringarna gör det möjligt att skala upp resultaten från laboratorietester till industriella tillämpningar vilket är avgörande för att forskningen ska kunna användas praktiskt inom stålindustrin.
Ett steg mot cirkulär ekonomi
Forskningen är en del av ett större arbete för att göra stålindustrin mer hållbar genom att integrera dess biprodukter i en cirkulär ekonomi. Med hjälp av den nya kunskapen om mekaniska egenskaper och simuleringar kan industrin förbättra sina processer och bidra till minskade utsläpp av växthusgaser.
– Vårt mål är att bidra till en stålindustri som inte bara producerar stål av hög kvalitet utan också tar ansvar för sina biprodukter och ser dem som värdefulla resurser i en hållbar framtid, avslutar Laura Suarez Collazos.