Bio-kol - nyckeln till fossilfri stålproduktion i ljusbågsugn

Genom att studera biokolets samspel med slagg, metall och infodring i ljusbågsugn (EAF) vill vi förstå hur bio-kols egenskaper påverkar stålprocessen. Om bio-kol av varierande typ, även sådan som framställts från mindre ren biomassa, kan användas breddas tillgången. Biokolet måste klara viktiga funktioner som att skapa skummande slagg samt fungera som reduktionsmedel och energikälla utan att påverka stålets kvalitet.

Kol är ett avgörande element i stålproduktion med ljusbågsugn. Genom att reducera järnoxider bidrar det till att generera skummande slagg, kontrollera temperaturen och tillföra energi. Traditionellt har fossila kolbaserade material såsom antracit, metallurgiskt koks, petroleumkoks osv. varit de primära källorna till kol, användningen av dessa leder dock till fossila CO₂-utsläpp. För att minska de fossila CO₂-utsläppen strävar stålindustrin efter att hitta förnybara kolbaserade material som kan ersätta de fossila.

Bio-kol, är koldioxidneutralt, har egenskaper som liknar fossilt kol och kan produceras lokalt, vilket gör det till ett intressant alternativ när stålindustrin strävar mot en koldioxidneutral framtid. Forskningen har identifierat flera faktorer som påverkar biokolets funktionalitet i stålproduktion, men ytterligare studier krävs för att fördjupa förståelsen de olika egenskaper inverkan på interaktionen mellan slagg och för att bedöma effektiviteten hos bio-kol som finns tillgängliga i Sverige,” säger Lena Sundqvist Öqvist, Professor i Processmetallurgi.

Inom ramen för FINAST skall forskningen vid Luleå tekniska universitet specifikt identifiera och utvärdera de faktorer som påverkar interaktionen mellan EAF-slagg som bildas vid användning av kolfritt direktreducerat järn (DRI) och potentiella fossilfria kolkällor, med fokus på bio-kol som finns tillgängliga i Sverige.

Laboratorieförsöken, som stöds av termodynamiska beräkningar med FactSage, genomförs i Processmetallurgis laboratorium, som är en del av avdelningen för Mineralteknik och Metallurgi vid Luleå tekniska universitet (LTU). Biokolet som används in försöken framställs vi Energiteknik på LTU, samt av inhemska biokolproducenter. Forskningen bedrivs i samarbete med den industriella partnern SSAB.

"Förutom att utvärdera inverkan av biokolets egenskaper är det mycket viktigt att förstå hur slaggsammansättningen påverkar interaktionen mellan slagg och bio-kol", säger Gangadharan Seenivasan, doktoranden som utför laboratorieförsöken för att förstå effekten av slaggsammansättningen och bio-kolegenskaper på slaggskumning, under handledning av professorerna Lena Sundqvist Öqvist, Hesham Ahmed och Anton Andersson.

Detta projekt som är särskilt viktigt för den gröna omställningen inom stålindustrin stöds av EU:s Just Transition Fund och Tillväxtverket under bidragsnummer 20358499.