FÖRÄDLING SÅ FÖRÄDLAS MALMEN

Transkript

1 FÖRÄDLING SÅ FÖRÄDLAS MALMEN När LKAB levererar Performance in Ironmaking får stålverkskunderna en ökad effektivitet i sina processer. LKAB:s järnmalmspellets är världens mest klimatsmarta järnmalmsprodukt. Forskning och utveckling har gjort LKAB till en världsledande leverantör av järnmalmspellets tillverkade av magnetitmalm.

2 2 Så förädlas malmen KK4 i Kiruna, världens största pelletsverk i sitt slag.

3 Så förädlas malmen 3 All malm förädlas LKAB är en internationell och högteknologisk mineralkoncern som förädlar och utvecklar sina produkter i takt med kundernas behov och stålindustrins utveckling. Under kundlöftet Performance in Ironmaking är LKAB:s målsättning att leverera världens bästa järnmalmsprodukter för ståltillverkning. LKAB:s järnmalmspellets är en högkvalitetsprodukt som effektiviserar kundernas framställning av järn, första steget mot stål hos stålverken. LKAB förädlar idag all järnmalm som bryts ur bolagets under- och ovanjordsgruvor. Förädlingen till högkvalitativa och klimatsmarta järnmalmsprodukter sker i anläggningar som ligger i nära anslutning till gruvbrytningen. Huvudprodukten är två typer av järnmalmspellets som levereras till en internationell stålindustri; masugns- respektive direktreduktionspellets. Marknaden för pellets är en högkvalitativ nisch som består av cirka 12 procent av den sjöburna globala järnmalmshandeln. LKAB:s järnmalmspellets är teknologiskt världsledande och LKAB har även positionen som världens näst största pelletsleverantör. Kunderna finns huvudsakligen i Europa, Mellanöstern och Nordafrika, men LKAB levererar även till kunder i Asien idag. LKAB levererar dessutom finesprodukter (pulverform) med unikt högt järninnehåll till stålindustrin och specialprodukter till andra branscher. LKAB har mer än 55 års erfarenhet av pelletstillverkning. LKAB:s malmer innehåller fosfor och under början av 1950-talet började företaget märka av en gradvis minskande efterfrågan på malm med hög fosforhalt. Man började då diskutera pelletisering som ett alternativ och 1955 byggdes LKAB:s första pelletsverk i Malmberget. I dag sker tillverkningen i sex pelletsverk belägna i Kiruna, Svappavaara och Malmberget. Pellets är LKAB:s huvudprodukt sedan 1980-talet och står idag för cirka 80 procent av LKAB:s järnmalmsleveranser. LKAB har en egen världsunik experimentmasugn i Luleå där produkterna kontinuerligt testas och utvecklas för att garantera hög kvalitet. Dessutom erbjuder masugnen möjligheter att förbättra masugnsprocessen, vilket kommer LKAB:s kunder till nytta. I Malmberget finns ett nytt agglomereringslaboratorium som också är en viktig del i utvecklingsarbetet. Här sker tvärvetenskaplig forskning kring pelletsprocessen - från gruva till färdig produkt. LKAB:s förädling av produkterna innebär också ett nära forskningssamarbete med Luleå tekniska universitet och under 2000-talet har LKAB bidragit med 200 miljoner kronor till forskning vid LTU. Den järnmalm som LKAB bryter är huvudsakligen av typen magnetit. Magnetiten är som namnet antyder ferrimagnetisk, vilket gör den enkel att separera från gråberg vid förädling. Magnetiten har även andra fördelar som minskar såväl miljöpåverkan som energibehov i förädlingsprocessen. Magnetiten avger nämligen 60 procent av den energi som krävs vid pelletstillverkningen. Detta minskar utsläppen av koldioxid markant jämfört med alternativa produkter och processer och därför marknadsför LKAB pelletsprodukterna som LKAB Green Pellets.

4 4 Så förädlas malmen Så förädlas malmen till världens mest klimatsmarta järnmalmsprodukt SOVRING 4 SOVRING När järnmalmen kommer upp med skip (1) ur gruvorna i Kiruna och Malmberget är den krossad till en storlek mindre än 10 cm. Tillsammans med malmen följer det också med gråbergsrester från sidoberget runt malmkroppen som måste sorteras ut, vilket sker på magnetisk väg i stora bandseparatorer (3). Den här processen kallas sovring. Beroende på vilket anrikningsverk som malmen ska skickas vidare till, krossas den eventuellt till ännu mindre storlek (2). ANRIKNING I anrikningsverken bearbetas malmen vidare mot olika färdiga järnmalmsprodukter. Ordet anrika betyder att halten av det önskade materialet höjs, att man koncentrerar något. LKAB tillverkar två huvudtyper av produkter: pellets och fines. Den malm som ska bli fines krossas och mals (4) till en kornstorlek på mindre än 2 mm, siktas och magnetsepareras (5). Fines kallas ibland även mull. Ovanligt hög järnhalt i malmen gör att fines från LKAB i Malmberget (MAF) anses som den bästa i världen. Den magnetit som ska bli till pellets mals i stora kvarnar till mindre storlek. Malningsprocessen skiljer sig åt mellan olika verksamhetsorter och anrikningsverk. I några verk maler järnmalmen sig själv genom så kallad autogenmalning, där större malmkroppar mal mindre. Andra malningsmetoder LKAB använder är med stålkulor eller stänger som malmedium. Syftet med malningen är att komma åt de orenheter som finns inne i magnetiten, exempelvis kisel, natrium, kalium och fosfor. Anrikningsprocessen är till skillnad från sovringsprocessen en våt process, där den krossade magnetiten blandas med vatten till något som liknar lervälling, en så kallad slurry. Orenheterna som frigjorts i första malningen separeras sedan bort i magnetseparatorer. I efterföljande steg slutmals magnetiten till ett fint järnmalmspulver som magnetsepareras för att få bort de sista gråbergsresterna. Fosforn, som är bunden till mineralet apatit, avlägsnas med en metod som kallas flotation (6). Det innebär att man tillsätter en vattenavvisande men luftälskande kemikalie, en så kallad reagens, i den våta järnmalmsmassan som fäster vid apatiten. När sedan luft blåses in i slurryn fastnar luftbubblorna på reagenset och lyfter apatitpartiklarna upp till ytan, där de binds i ett skum som avskiljs. Efter anrikningsprocessen består slurryn av cirka 66 procent rent järn och kallas koncentrat. Koncentratet filtreras (7) och blandas med olika tillsatsmedel till en så kallad pellet feed (8). Tillsatsmedlen, som exempelvis består av olivin, kvartsit, kalksten och dolomit, maler LKAB själv och ger pelleten produktspecifika egenskaper beroende på inblandning. Den färdiga slurryn pumpas sedan vidare till pelletsverket. AGGLOMERERING - PELLETISERING I LKAB:s pelletsverk omvandlas slurryn till färdiga järnmalmskulor, så kallade pellets. Med ett finare ord kallas denna process för agglomerering.

5 SVENSKA GRAFIKBYRÅN Så förädlas malmen ANRIKNING PELLETISERING UTFART Enkelt uttryckt innebär agglomerering att mindre partiklar fås att klumpa ihop sig till en större sammanhållen enhet i det här fallet en järnmalmspellet. LKAB tillverkar två typer av pellets: masugnspellets och direktreduktionspellets. Att göra större kulor av den finmalda järnmalmen har flera syften. Dels blir hantering och transport enklare, dels är det en förutsättning för efterföljande järn- och ståltillverkningsprocesser. När järnmalm ska omvandlas till råjärn krävs reduktionsämnen som tar bort syret ur malmen. Är järnmalmsmaterialet för fint blir det för tätt och processen kvävs, ungefär som när man häller sand över en öppen eld. Pelletens storlek, höga järnhalt och väl avvägda tillsatser ger dessutom stålverken flera produktionstekniska och ekonomiska fördelar. För att slurryn ska bli till järnmalmspellets avvattnas den först till cirka nio procents fukthalt (7) och ett bindemedel, bentonit, tillsätts (8). Slurryn formas sedan till kulor i stora rullande trummor, där järnmalmspartiklarna klumpar ihop sig och blir allt större enligt snöbollsprincipen. Rätt storlek på den finmalda järnmalmen och rätt fuktighet är absolut nödvändigt för att pelletsen ska få de rätta egenskaperna innan den bränns. I det här stadiet är dock pelleten mycket skör och tål knappt belastningen av ett mjölkpaket. För att pelletskulorna ska klara av den fortsatta tillverkningsprocessen måste hållfastheten öka. Det sker genom torkning och förvärmning i en bandugn, en så kallad grate. I processen utvecklar magnetiten en stor mängd energi genom en kemisk oxidation (9) till hematit. Det gör att LKAB:s pelletstillverkning kräver 60 procent mindre tillförsel av energi jämfört med pellets producerade av hematit. I torknings- och förvärmningsprocessen ökar hållfastheten dramatiskt och pelleten tål nu en betydligt högre belastning, mellan 30 och 60 kilo. För att pelleten ska få sina slutliga egenskaper måste den sintras (10). Sintring innebär att pelleten värms upp så att järnmalmspartiklarna delvis smälter ihop. I Malmbergets bandugnsverk, ett så kallat straight-grate verk, sker hela processen från torkning och förvärmning till sintring på ett långt rullband, kallat rosterband. I Kiruna och Svappavaara sker sintringen i en stor roterande ugn som kallas kiln. När pelletsen väl sintrats i cirka grader blir de ännu hårdare och klarar en belastning på upp till kilo. Efter att de glödheta kulorna kylts ner till cirka 50 grader, tappas de ner i stora lagringsutrymmen intill pelletsverken (11) i väntan på transport med tåg (12) och båt till stålverkskunderna runt om i världen.

6 6 Så förädlas malmen Lars Drugge, forskningsingenjör i Luleå LKAB GREEN PELLETS I processen från gruva till råstål släpps det ut cirka två ton koldioxid per ton stål i atmosfären. Runt 250 kilo av koldioxiden härrör från sintring av hematitfines, som i dagsläget är den dominerande processen för att få användbart råmaterial till stålverken. Att istället tillverka pellets och använda dem i stålverksprocesserna är mer energieffektivt och ger mindre miljöpåverkan. I pelletstillverkningen har LKAB:s magnetitmalm stora fördelar jämfört med konkurrenternas hematit. Drygt hälften av energibehovet i tillverkningsprocessen tillförs genom att magnetiten kemiskt oxiderar till hematit. Det innebär att utsläppen av koldioxid minskar till en sjundedel jämfört med sintring av fines, och till en tredjedel jämfört med hematitpellets. Därför kallar vi dem för LKAB Green Pellets. Förutom minskade koldioxidutsläpp i tillverkningsprocessen skapar LKAB Green Pellets även fördelar i stålverkskundernas produktionsprocess, vilket LKAB kallar value-in-use. Det handlar om produktfördelar som bidrar till minskad miljöpåverkan och som ger LKAB:s stålverkskunder bättre prestanda, effektivare produktion och ökad konkurrenskraft. Den allmänna bedömningen bland järnmalmsproducenter och stålindustri är att andelen järnmalmspellets på världsmarknaden successivt kommer att öka. Anledningen är kraven på allt högre effektivitet i stålproduktionen och minskad miljöpåverkan. PERFORMANCE IN IRONMAKING LKAB är en högteknologisk mineralkoncern och världens näst största tillverkare av järnmalmspellets. Produktutvecklingen drivs av viljan att förstå varje enskild kunds processer och behov. Målet är att erbjuda högkvalitativa järnmalmsprodukter med unika mervärden som i alla situationer svarar upp mot kundens produkt- och kvalitetskrav. LKAB kallar det Performance in Ironmaking. Men vad är det då som ökar prestandan i stålproduktionen och gör LKAB:s pellets så eftertraktade? Först och främst har LKAB:s magnetitpellets ovanligt hög järnhalt, cirka procent. LKAB är också internationellt ledande inom forskning och utveckling runt agglomerering. Genom noga utprovade och avvägda tillsatser i pelletstillverkningen kan produktiviteten i stålverken öka samtidigt som energibehov, slitage och slaggförekomst minskar. De vanligaste tillsatserna i LKAB:s pellets är olivin, kalksten, dolomit, kvartsit och bentonit. Bentonit används som bindemedel när pelleten agglomereras. Olivin används för att höja pelletens smälttemperatur och dolomit förhindrar att pelletskulorna klumpar ihop sig i direktreduktionsverken. Kalksten används som slaggbildare för att minska förekomsten av slagg, medan kvartsit minskar pelletens svällning vilket förbättrar genomströmningen i reduktionsprocessen.

7 Så förädlas malmen 7

8 LKAB, BOX 952, LULEÅ