Artikel
Vloeistof-mechanische uitdagingen voor staalproductie
Gepubliceerd: 1 November 2024 13:00
Staal kent veel toepassingen, bijvoorbeeld in auto’s, batterijen, zonnepanelen, windmolens, voedselverpakking (conservenblikken), constructiebuizen en huishoudelijke apparaten. Staal is ook een product dat goed gerecycled kan worden en in dat opzicht past in een circulaire economie. Bij de productie van staal komt echter veel CO2 vrij dat bijdraagt aan het broeikaseffect. Om de CO2-uitstoot stapsgewijs terug te brengen naar nul rond het jaar 2045, is een uitdagende decarbonisatieroute uitgestippeld voor de staalproductie in IJmuiden.
Auteurs: Sjaak van Oord, Isa van der Vlugt en Daniel van Odyck.
Het huidige staalmaakproces bestaat uit een serie van productiestappen waarmee de grondstoffen kolen en ijzererts (gesteente dat ijzerverbindingen bevat) worden omgezet in rollen staal, wat een legering is van ijzer en koolstof, zie figuur 1. De meeste CO2-uitstoot vindt plaats bij het maken van vloeibaar ruwijzer (ijzer dat een koolstofpercentage bevat van rond de 4-5%) in de hoogoven. Dit deel zal vervangen worden door twee aparte stappen van directe reductie (van ijzererts naar vast ijzer) en smelten. Dit is schematisch aangegeven in figuur 1 in de groene figuur rechtsboven. De directe reductie zal uiteindelijk met waterstof plaatsvinden en de smeltovens zullen draaien op groene elektriciteit. Samen met een aantal andere maatregelen ontstaat daardoor een proces zonder netto CO2-uitstoot. De voorbewerking van koolstof en ijzererts tot cokes en sinter zal komen te vervallen, wat eveneens een grote milieuwinst oplevert. Cokes en sinter worden gebruikt in het traditionele proces voor ruwijzerproductie in de hoogoven. Cokes wordt gemaakt uit kolen door het te verhitten tot rond de 1000 °C. Alle vluchtige componenten ontwijken en een poreus, voornamelijk koolstofhoudend materiaal blijft over. Het is ideaal voor in de hoogoven omdat het de koolstof levert voor het reductieproces, energiebron is in het hoogovenproces, poreus is om procesgassen door de hoogoven te laten stromen en genoeg dragend vermogen heeft om de verticale last in de hoogoven te dragen.
Lees het volledige artikel in het novembernummer of klik hier.
Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde
Het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde is hét Nederlandstalige vakblad voor natuurkundigen, vol nieuws uit de natuurkunde. Een greep uit de onderwerpen: onderzoek aan de frontlinie, natuurkunde en kunst, onderwijs, bijzondere loopbanen, interviews met prominente wetenschappers en een kijkje in de keuken bij bedrijven. Jaarlijks verschijnt vlak voor de zomer een extra dik themanummer. Leden van de NNV ontvangen het tijdschrift maandelijks.
Speciale editie In het zonnetje
In het zonnetje is de naam van onze speciale editie van 2024. De zon geeft onze planeet warmte, licht, leven – en meer dan genoeg natuurkunde om het eens uitgebreid over te hebben. Dit speciale themanummer werpt licht op deze superster.
Het themanummer In het zonnetje is los te bestellen door een mailtje te sturen aan het NNV-bureau (bureau@nnv.nl), vergeet niet om een verzendadres te vermelden. Het nummer kost 10 euro, inclusief btw en verzendkosten (voor verzenden naar het buitenland rekenen we extra kosten).