Rijkert Knoppers
Binnen een tientallen meters hoge installatieruimte op het imposante terrein van Tata Steel in IJmuiden liggen in een meterslange goot enkele brokken ijzer.
Het zijn restanten van het vloeibare ijzer dat zojuist is geproduceerd volgens een nieuw procedé, waar het voormalige Corus zich sinds 2009 op toelegt. ‘De installatie is net voor een korte onderhoudsbeurt gestopt, anders vloeide vanuit de oven in deze goot het pas gefabriceerde ijzer, dat is net iets spectaculairder om te zien dan deze gestolde brokken ijzer. We produceren in deze proefinstallatie maximaal 160 ton ijzer per dag’, vertelt projectcoördinator Koen Meijer. ‘Dat lijkt misschien veel, maar beide hoogovens in IJmuiden maken deze hoeveelheid in een kwartier.’
Traditioneel verloopt het maken van staal in een groot aantal stappen. Eerst vindt de omzetting van ijzererts in grote brokken (sinter) en ijzerknikkers (pellets) plaats. De benodigde cokes ontstaat door de thermolyse van vermalen steenkool. De hoogovens produceren vervolgens uit de sinter, pellets en cokes ruwijzer. In de staalfabriek wordt dit ruwijzer verwerkt tot staal, door er met zuurstof koolstof uit te halen.
Bij het nieuwe HIsarna-project van Tata Steel draait het om de directe productie van ruwijzer uit ijzererts en kolen met behulp van een cycloonoven. Dat betekent dat de gebruikelijke voorbewerking van grondstoffen tot sinter, pellets en cokes kan komen te vervallen.
Bij de proefinstallatie vindt een snelle verhitting van het ijzererts plaats in een cycloonoven, een oven in de vorm van een wijnfles. Hierin ontstaat een sterke werveling van de hete procesgassen, waarin het ijzererts wordt meegenomen en smelt bij een temperatuur van zo’n 1600 graden Celsius. De druppels ijzererts lopen via de wand van de oven naar de onderkant van het vat, waar de geïnjecteerde poederkolen de zuurstof uit het vloeibare ijzererts bindt en vloeibaar ruwijzer overblijft.
De kwaliteit van dit ijzer zou niet onderdoen voor traditioneel geproduceerd ijzer. Het belangrijkste voordeel van de nieuwe techniek is dat er geen voorbewerking van de grondstoffen meer nodig is. Dat scheelt twintig procent koolstofdioxide-uitstoot. Bijkomend voordeel is dat er vrijwel zuiver koolstofdioxide vrijkomt, zonder restgassen zoals stikstof. ‘Hierdoor is het in de toekomst ook eenvoudiger om koolstofdioxide af te vangen en op te slaan’, aldus Meijer. ‘In principe is met behulp van de carbon capture and storage techniek de uitstoot van koolstofdioxide met tachtig procent te verminderen.’ Een ander pluspunt van HIsarna is dat er minder uitstoot van fijn stof, zwaveldioxide en stikstofdioxide optreedt.
De installatie ging tussen april en juni 2011 in werking, een eerste succesvolle aftap leverde het bewijs dat het proces werkt. Afgelopen oktober startte de tweede campagne. De eerste twee pogingen om HIsarna op te starten mislukten, de derde poging begin november verliep succesvol, net als twee andere recente proefnemingen.
‘Een dergelijk proefproces verloopt minder gemakkelijk dan dat buitenstaanders vaak denken’, vertelt Tim Peeters, hoofd afdeling IJzerfabricage Research. ‘Als er opeens een onderdeel kapot gaat, zoals een klep of een thermokoppel, ligt het proces eruit en moeten we weer opnieuw beginnen. Het ontwikkelen van dit soort doorbraaktechnologie is ook een proces van lange adem. De gebroeders Wright legden met hun vliegtuig eerst bijna driehonderd meter af, maar ze kwamen pas in het nieuws toen ze de oceaan overvlogen. Daar zit wel tien jaar tussen, met veel vallen en opstaan.’
Voor volgend jaar staat een derde proefcampage op het programma. Daarna begint Tata Steel met het bouwen van een vijfmaal zo grote proefinstallatie. Als deze succesvol blijkt, kan de nieuwe technologie over tien tot twintig jaar commercieel in gebruik gaan.
Het HIsarna-project maakt onderdeel uit van het internationale Ultra-Low CO2 Steelmaking project (ULCOS), dat tot doel heeft om een of meerdere grensverleggende technieken te ontwikkelen rond de productie van staal, traditioneel een zeer energie-intensieve industrie. In 2050 moet de emissie van koolstofdioxide per ton staal gehalveerd zijn. Aan het ULCOS-project doen negen staalproducenten en zo’n veertig onderzoeksinstituten, universiteiten en technologiebedrijven uit vijftien Europese landen mee.
