HIsarna, duurzame staalindustrie

Spreker: Ir. Johan van Boggelen CEng MIMMM, Operations Manager HIsarna Pilot Plant Research & Development, Tata Steel

Inleiding

HIsarna is een nieuw proces om vloeibaar ruwijzer te produceren uit erts en kolen. Het proces wordt gekenmerkt door een lager energie verbruik en dus een lagere CO2 uitstoot dan het conventionele proces en de mogelijkheid om erts en kolen direct in te zetten zonder de noodzaak tot agglomeratie of verkooksing. Proeven uitgevoerd met de HIsarna proefinstallatie hebben aangetoond dat het proces werkt en dat het efficiënt een breed scala aan grondstoffenkwaliteiten kan verwerken. De ontwikkeling heeft nu het punt bereikt waar aangetoond moet worden dat het proces ook langdurig efficiënt en stabiel kan blijven werken, wat noodzakelijk is alvorens opschaling naar industriële schaal uitgevoerd kan worden. Om dit te bereiken zal de proefinstallatie voor langere tijd continu bedreven moeten worden, waarbij de productie van ijzer voor een periode van meerdere weken 24 uur per dag plaatsvindt.

De naam HIsarna is een samensmelting van HiSmelt – het smeltproces van Rio Tinto – en Isarna, Keltisch voor ijzer. Vandaar de twee hoofdletters. Rio Tinto (rode rivier) was oorspronkelijk een Spaanse kopermijn, nu een Australische mijnbouwmultinational.

Geschiedenis

1990. Hoogovens IJmuiden is begonnen met de ontwikkeling van cycloon technologie voor het directe reductieproces.

2004 begin van onderzoek in IJmuiden naar smeltproces en directe reductie.

2007 Samenwerking met Rio Tinto (HiSmelt) en ULCOS (=Ultra Low CO₂ Steelmaking).

2010 Dan wordt gestart met de bouw van de proeffabriek.

In 2011 heeft de eerste (A) campagne plaatsgevonden. Eerste ton ruwijzer staat op terrein. Heeft wel 20 miljoen gekost.

2012 De B-campagne. Hier werd 80% van de doelstelling gehaald.

2013. De C-campagne. Toen kon al kolen met 23% vluchtige delen worden toegepast. Steam Coal (= ketelkool) met 23% VM.

2014. De D-campagne. Toen is al 30% van het Geproduceerde ijzer naar de staalfabriek gegaan en omgezet in staal.

2017 Nu wordt gestart met de E campagne. Hopelijk wordt nu langere tijd ononderbroken geproduceerd. Doelstelling 6 maanden achter elkaar. Tevens is Rio Tinto nu uitgekocht. Alle kennis is nu eigendom van Tata Steel.

Techniek

Grofweg bestaat de oven uit 2 delen. Het onderste deel is het reductie/smelt gedeelte SRV (=Smelt Reduction Vessel). Hierin vallen de gesmolten ijzerertsdeeltjes en wordt poederkolen geïnjecteerd om de reductie tot Fe te bewerkstelligen. Heet gas (CO) stijgt op.

Het onderste deel, waarin vloeibaar ijzer en slak zich bevinden, is bekleed met vuurvaste steen. Daarboven is watergekoelde wand. Eventueel later voor stoomproductie. Het vloeibare ijzer stroomt continu door de aftapgoot naar buiten in een menger. Slak wordt rond elk uur met boren afgetapt. Zuurstof wordt hier geïnjecteerd voor naverbranding. Dat levert dus die hoge temperatuur, waardoor erts smelt.

Het bovenste deel is de CCF = Cyclone Converter Furnace. Erts wordt gesmolten en extra zuurstof zorgt voor naverbranding tot CO2. In dit proces wordt 20% minder CO2 geproduceerd dan in het hoogovenproces. Dat komt door het ontbreken van kooksfabrieken en ertsvoorbereiding (pelletfabriek en sinterfabriek). Als de CO2 opgevangen en gerecycled kan worden (CCS = Carbon Capture Storage) bespaart dit zelfs 80%.

Het erts wordt al gemalen tot de juiste grootteverdeling door de ertsleveranciers. Kolen moeten nog apart gemalen worden voor inzet in HIsarna mogelijk is. Momenteel wordt dit gedaan bij een malerij in Limburg, maar voor het eind van het jaar moet de eigen kolen maal en droog installatie van HIsarna operationeel zijn..

In het eindproduct ruwijzer zit nog 4% koolstof. Lager gaan tot staalkwaliteit betekent te hoge temperaturen.

Financiën

Het totale project zal ongeveer 75 miljoen zijn. 25 miljoen voor de laatste campagne en investeringen. EU geeft 7,4 miljoen subsidie en Nederland 1,5 miljoen.