Je leest:

Groener en goedkoper staal maken

Groener en goedkoper staal maken

Auteur: | 1 december 2015

Veel goedkoper en milieuvriendelijker staal maken; dat kan volgens Tata Steel. In IJmuiden werkt het bedrijf aan een nieuwe technologie om ruwijzer te produceren, om er daarna staal van te maken. De nieuwe aanpak moet op termijn de hoogovens zelfs overbodig maken. Kennislink nam een kijkje bij de pilotfabriek.

Tata steel in ijmuiden
Tata Steel in IJmuiden. Links zijn de twee hoogovens te zien. De twee hoge schoorstenen horen bij de Sinterfabriek en rechtsachter is de staalfabriek te zien.
Tata Steel

De hoge silhouetten van de hoogovens torenen al decennialang boven het Noord-Hollandse landschap vlakbij IJmuiden uit. Zowel vanaf land als zee zijn het bakens, die direct in het oog springen. Hier wordt staal gemaakt. Maar als het aan Tata Steel ligt, worden de hoogovens in de toekomst vervangen door een veel nieuwere technologie.

Niet ver van de hoogovens, op hetzelfde terrein, staat een proeffabriek voor HIsarna. Hier test Tata Steel sinds 2011 een nieuwe technologie. Om staal te maken uit kolen en fijn ijzererts zijn nu nog een aantal voorbereidende stappen nodig. In aparte fabrieken worden namelijk eerst luchtige brokken en zogeheten cokes-brokken en knikkers van ijzererts gemaakt, die van bovenaf in de hoogovens worden geladen. Wat daar uitkomt heet vloeibaar ruwijzer en daar worden in aparte fabrieken allerlei soorten staal van gemaakt. Bijvoorbeeld voor in de bouw of in een auto.

Cycloon

“Met HIsarna is het niet meer nodig om cokes te maken. Van poederkolen en fijn ijzererts wordt in een stap ruwijzer gefabriceerd”, zegt plant manager Johan van Boggelen. “Bovendien kunnen we uit veel meer grondstoffen kiezen. In de hoogovens gaan metallurgische kolen en die zijn erg duur. Bij HIsarna maken we ook gebruik van veel goedkopere kolen. Dat het werkt hebben we al in tests laten zien.”

150918 3017
Plant manager Johan van Boggelen in de HIsarna-plant.
Tata Steel

Door het overslaan van de voorbereidingsstappen bespaart HIsarna minimaal twintig procent CO2-uitstoot ten opzichte van de huidige methode. Bij afvang en opslag van CO2 is er zelfs een reductie van tachtig procent mogelijk. Bovendien is de productie van ruwijzer op de nieuwe manier goedkoper.

Van Boggelen laat de trots van Tata Steel zien: een imposante proeffabriek van zo’n vijfentwintig meter hoogte. We lopen buitenom via roostertrappen naar het bovenste gedeelte. “Dit stuk is de cycloon”, zegt Van Boggelen. “Deze technologie is door ons ontwikkeld.” Hij wijst op stukjes pijp met grote, gele doppen erop. “Daar injecteren we zuurstof en ijzererts. In een wervelwind van hoge temperatuur gaat het binnenin rond.”

Slaklaag

Ook lopen er groene leidingen. “Daar zit koelwater in”, zegt de plant manager. “De panelen worden zo gekoeld om te voorkomen dat ze beschadigen. We kiezen bewust niet voor vuurvaste panelen, want die moet je steeds vervangen. Het koelwater wordt via een gesloten systeem steeds opnieuw gebruikt.” Om ons heen suist de wind. Het uitzicht is indrukwekkend: overal hoge pijpen en fabrieken. Verderop zien we ook de Noordzee liggen.

150918 3357
Nachtfoto van de HIsarna-installatie, die in 2016 fors wordt uitgebreid.
Tata Steel

We lopen naar beneden, richting het onderste deel van HIsarna, dat het smeltreductievat heet. Dat is ontwikkeld door Rio Tinto, een Australische mijnbouwmultinational. Binnenin de installatie is een temperatuur van maar liefst 1500 graden, vertelt Van Boggelen terwijl we de trappen afgaan. Door die hoge temperatuur smelt alles en drupt het naar beneden richting wat de slaklaag heet.

Daar komt de koolstof erbij. “Die haalt de laatste zuurstof uit de ijzeratomen. CO2 ontsnapt naar boven als gas. En onder de slaklaag zit het vloeibare ijzer”, legt Van Boggelen beneden uit. “Via een sifon komt dat uit het smeltreductievat. Dat is het onderste deel van HIsarna. Zolang we blijven injecteren, komt er vloeibaar ijzer uit.” Woordvoerder Robert Moens van Tata Steel wijst op een goot. “Wanneer we HIsarna testen, komt daar ruwijzer uitstromen”, zegt hij.

Speelgoed

Vier testcampagnes werden er sinds 2011 met deze nieuwe technologie uitgevoerd. Daarin liet Tata Steel al zien dat van het ruwijzer van HIsarna echt staal gemaakt kan worden. Bij de laatste campagne in 2014 werd dertig procent van wat uit HIsarna kwam gebruikt om staal mee te maken.

Groen staal?

HIsarna komt voort uit een samenwerking tussen Europese staalmakers, die in 2004 begon. Binnen dit UCLOS-project werden vier innovaties onderzocht om groener en goedkoper staal te maken. De technologie van HIsarna is het meest veelbelovend en het verst gevorderd.

De fabriek wordt voor de nieuwe campagne fors uitgebreid. “We hebben tot nog toe steeds campagnes van een paar maanden gedraaid, waarbij we niet langer dan drie dagen produceerden. Om te laten zien hoe goed HIsarna werkt, willen we natuurlijk veel langere tijd draaien”, legt Van Boggelen uit. “Nu nog is deze proeffabriek speelgoed vergeleken met de andere installaties hier. Maar het wordt bij de nieuwe campagne al zo’n tien meter hoger.”

Er is al vijftig miljoen euro geïnvesteerd in HIsarna, onder meer door de industrie, de Nederlandse overheid en de Europese Unie. De nieuwe campagne kost nog eens vijfentwintig miljoen euro. “De daaropvolgende stap is om er een industrieel toepasbare installatie van te maken. Daar is nog zo’n driehonderd miljoen euro voor nodig. Dan kunnen we hoeveelheden van een miljoen ton staal per jaar maken, een zevende van wat we hier nu op de site produceren. Uiteraard kunnen we dat niet alleen betalen. Wij hebben hier al veel geld in geïnvesteerd. De overheid moet dan financieel helpen”, zegt Moens.

Tapping liquid iron    4th hisarna campaign   2014
Het tappen van vloeibaar ruwijzer uit de HIsarna-installatie tijdens de vierde proefcampagne in 2014.
Tata Steel

Tata Steel maakt overigens geen haast met het ontwikkelen van de nieuwe technologie. Dat gaat stapje voor stapje. Van Boggelen en Moens verwachten daarom dat het nog wel zo’n tien jaar duurt voordat de techniek op industriële schaal wordt toegepast. Moens vergelijkt het met het continu gieten. Vroeger werden eerst blokken gemaakt van staal, die daarna werden uitgewalst tot plakken. “Door de komst van het continu gieten was het niet meer nodig de blokken te creëren en te walsen. Ook dat veranderde veel. Maar niet iedereen ging er direct toe over. Het uitfaseren van de oude technologie duurde zo’n dertig jaar. Pas als de huidige installaties aan vervanging toe zijn, stappen bestaande bedrijven over op HIsarna. Nieuwe bedrijven kunnen het natuurlijk direct gebruiken, als de technologie toepasbaar is.” Van Boggelen vult aan: “Dit is een echte game changer.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 december 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.