Stort steg på vägen mot en koldioxidfri förädlingsprocess

14 mars 2023

Nästa generations pelletsverk växer fram. Och det börjar med att fasa ut de fossila bränslena till förmån för koldioxidfria alternativ. Det är en förutsättning för att kunna producera en koldioxidfri järnsvamp. – Redan år 2030 ska vi minska koldioxidutsläppen från samtliga förädlingsverk med 25 procent, säger Fredrik Norrmann, projektledare på LKAB.

LKAB är redan en bit på vägen – på vägen från en del av problemet till en del av lösningen. Det innebär att LKAB tar taktpinnen och leder omställningen av gruvindustrin mot en hållbar framtid genom noll utsläpp av koldioxid, från gruva till hamn.
– Värmningen i pelletsverken är den stora källan till koldioxidutsläpp i förädlingsprocessen. Vi har en stor utmaning framför oss, att lösa värmningstekniken i framför allt grate-kiln verken, säger Björn Åström, projektchef på LKAB.

LKAB:s förädlingspark består av sex pelletsverk varav fyra är så kallade grate-kiln verk. Det innebär att ugnen är roterande till skillnad från hur bränningen går till i ett så kallat straight-grate verk. Med andra ord sker bränningen av pelletskulorna stegvis på en bädd medan kulorna i grate-kiln verket roteras och bränns i en stor trumma. Det är också i kiln som den största mängden värme tillförs genom förbränning av kol och olja.
– I kilnverken har vi en betydligt större flamma och värmeöverföringen till produkt att ta hänsyn till. Det gör också den här processen till en svårare fråga att lösa och vi måste faktiskt själva se till att utveckla teknologin vi behöver, säger Fredrik Normann.

Vätgas till förmån för kol
Omställningen av LKAB har en relativt kort deadline. Redan år 2045 ska hela verksamheten genomgått en transformation och den nya strategin realiserats vilket innebär att de traditionella och koldioxidbelastande fossila bränslena i förädlingsprocessen – kol och olja, ska ersättas. Det handlar delvis om biomassa och syrgas men framför allt om vätgas.
– Vi arbetar för att pelletsverket KK2 i Kiruna ska bli det första grate-kiln verket där vi minskar kol till förmån för vätgas, säger Fredrik Normann.
Men egentligen är LKAB:s verksamhet i Malmberget först ut att ställa om. Däremot handlar det om en omställning av straight-grate verk vilket på förhand är en något enklare uppgift att lösa.
– Initialt kommer tio procent av kolbehovet i KK2 ersättas med vätgas och försöken inleds nästa år i vår försöksanläggning ECF. Förhoppningen är att allt ska vara klart för drift år 2026, säger Fredrik Normann.
ECF-anläggningen är alltså en förbränningsugn för experiment med nya bränslen och tekniker i en slags demoskala.

Successiv omställning
Utfasningen av kol innebär ett teknikskifte som ger upphov till många möjligheter men också utmaningar. En av många frågor handlar om att säkerställa produktionen under omställningen eftersom värmeförhållandena har en direkt påverkan på produktkvaliteten. Det innebär att det finns ramar som projektet måste förhålla sig inom och som inte får ruckas på.
– Vi måste säkerställa att vi får in tillräckligt mycket värme till produkten vid exakt rätt tid och plats utan att bryta våra miljökrav, säger Fredrik Normann.
Förenklat kan värmefrågan beskrivas genom att jämföra fast bränsle med flytande och på vilket sätt de beter sig annorlunda i kiln. Flytande bränsle brinner nämligen snabbare och intensivare vilket också är kärnan i frågan om att lösa värmefrågan.
– Om man tänker sig att man kastar in ett fast bränsle, till exempel kol, kommer det att hamna längre in i kiln vilket innebär att energin hamnar längre in. Flytande eller gasformiga bränslen hamnar däremot inte lika långt in och det påverkar produktkvaliteten, säger Björn Åström.

För att kunna ersätta kol med vätgas kommer en så kallad elektrolysanläggning byggas i nära anslutning till KK2. Initialt handlar det om en relativt liten anläggning med en kapacitet på omkring sju megawatt vätgas vilket är synonymt med omkring tio procent av värmningsbehovet i pelletsverket.
– Sameldningen av kol och vätgas kommer ske under ett tag framöver, säger Björn Åström.

Läs mer här!

Text: Josefine Ejemalm