Vetypelkistetyn teräksen tuotanto HYBRIT-menetelmällä
Kurvi, Miika (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022042630717
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022042630717
Tiivistelmä
Teräs on merkittävä materiaali rakennus ja konerakennusteollisuudessa. Nykypäivän ilmastotoimien vaikutus luo painetta myös teräksen tuotannossa. Tällä hetkellä teräs valmistetaan pelkistämällä rautarikastetta suurissa masuuneissa, joissa polttoaineena toimii hiili ja koksi. Pelkistysprosessissa rautaoksidi reagoi hiilen kanssa pelkistyen raudaksi, jolloin vapautuu hiilidioksidia. Prosessi vaatii valtavasti energiaa, joten myös syntyvät hiilidioksidipäästöt ovat merkittävät, peräti 7 prosenttia koko maailman päästöistä. Tuotettua terästonnia kohden päästöjä syntyy keskimäärin 2,1 tonnia. Teräksen tuotannon ennustetaan lähes tuplaantuvan vuoteen 2050 mennessä, joten uusia puhtaampia tuotantomenetelmiä tarvitaan.
Teräsyhtiö SSAB, energiayhtiö Vattenfall ja kaivosyritys LKAB aloittivat vuonna 2016 tutkimaan vaihtoehtoisia teräksentuotantomenetelmiä. Potentiaalia löytyi uudesta HYBRIT-tekniikasta, jossa perinteiset polttoaineet hiili ja koksi korvattaisiin vetykaasulla. Korvaavassa vetypelkistysmenetelmässä rautaoksidi pelkistyy vapaaksi raudaksi, jolloin sivutuotteena muodostuu vesihöyryä. Onnistuessaan tuotantomenetelmä laskisi teräksentuotannon hiilidioksidipäästöt lähes nollaan, mikäli uusiutuvaa energiaa on käytettävissä.
HYBRIT-teräksen tuotantoa suunnitellessa ilmenee useita kysymyksiä tuotantolaitteistoon ja menetelmiin liittyen. Tässä työssä vertaillaan ja pohditaan kriittisesti HYBRIT-teräksen tuotannossa avautuvia vaihtoehtoja. Työssä etsitään tuotantokokonaisuus, joka on tehokkain sekä taloudellisesti, että ekologisesti.
Teräsyhtiö SSAB, energiayhtiö Vattenfall ja kaivosyritys LKAB aloittivat vuonna 2016 tutkimaan vaihtoehtoisia teräksentuotantomenetelmiä. Potentiaalia löytyi uudesta HYBRIT-tekniikasta, jossa perinteiset polttoaineet hiili ja koksi korvattaisiin vetykaasulla. Korvaavassa vetypelkistysmenetelmässä rautaoksidi pelkistyy vapaaksi raudaksi, jolloin sivutuotteena muodostuu vesihöyryä. Onnistuessaan tuotantomenetelmä laskisi teräksentuotannon hiilidioksidipäästöt lähes nollaan, mikäli uusiutuvaa energiaa on käytettävissä.
HYBRIT-teräksen tuotantoa suunnitellessa ilmenee useita kysymyksiä tuotantolaitteistoon ja menetelmiin liittyen. Tässä työssä vertaillaan ja pohditaan kriittisesti HYBRIT-teräksen tuotannossa avautuvia vaihtoehtoja. Työssä etsitään tuotantokokonaisuus, joka on tehokkain sekä taloudellisesti, että ekologisesti.