Så kan bränd kalk produceras med el – utan att tappa i kvalitet
Att elektrifiera produktionen av bränd kalk kan minska koldioxidutsläppen avsevärt – men också påverka kvaliteten på produkten. Ny forskning från Umeå universitet och Företagsforskarskolan visar hur olika processförhållanden påverkar den brända kalkens egenskaper och bidrar med värdefull kunskap för en mer hållbar industri.
Bränd kalk har viktiga användningsområden inom flera industrier, inte minst stålindustrin där kvaliteten är avgörande. I dag produceras bränd kalk i bränsledrivna högtemperaturugnar som släpper ut stora mängder koldioxid. De största utsläppen uppstår kalkstenen bryts ner, resten kommer från förbränning av fossila bränslen.
Ett sätt att minska koldioxidutsläppen är att elektrifiera produktionsprocessen, vilket i kombination med koldioxiduppfångning på sikt skulle kunna möjliggöra nettonollutsläpp. Detta skulle dock kräva en förändring av processförhållandena, något som i sin tur kan påverka kvaliteten på den brända kalken.
Katarzyna Olovsson, doktorand vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik vid Umeå universitet, har undersökt olika kvalitetsmått för bränd kalk. Ett viktigt mått är släckningsreaktivitet. Särskilt inom stålindustrin krävs bränd kalk med hög reaktivitet.
– I experimenten som simulerade en elektrifierad uppvärmningsprocess testade vi hur olika temperaturer och bränntider påverkar släckningsreaktiviteten. Resultaten visade att alla prover hade medelhög till hög reaktivitet, vilket innebär att det är möjligt att uppnå denna kvalitet i en eluppvärmd process, säger Katarzyna Olovsson.
En annan viktig kvalitetsaspekt är karbonatisering som kan uppstå i kylzonen i en ugn och försämra den brända kalkens egenskaper.
I sin forskning fann Katarzyna Olovsson betydande variationer i karbonatiseringen beroende på vilken typ av kalksten som användes och i vilken atmosfär den bearbetats. Hon studerade mikrostrukturen hos olika två typer av kalksten (sedimentär och metamorf) och hur den förändrades under uppvärmning och karbonatisering i tre olika atmosfärer som motsvarade konventionell förbränning respektive eluppvärmda ugnar.
– För leverantörer, producenter och deras kunder är kvaliteten på kalksten och bränd kalk avgörande. Kraven kan variera beroende på hur den används i industrin, och därför är ökad kunskap om de faktorer som påverkar kvaliteten väldigt viktig. Våra resultat bör beaktas när man utformar kylzonen i elektrifierade ugnar för bränd kalk, säger Katarzyna Olovsson.
Den här studien bidrar med användbar kunskap för industrier som strävar efter en mer hållbar produktion av bränd kalk. Elektrifiering av högtemperaturprocesser blir en allt mer lovande lösning i takt med att fokus på att minska koldioxidutsläppen ökar.
Katarzyna Olovssons doktorsprojekt har finansierats av Företagsforskarskolan vid Umeå universitet, SMA Mineral, Heidelberg Materials, Nordkalk och Föreningen Mineralteknisk Forskning – MinFo.
Om disputationen
Fredagen den 11 april försvarar Katarzyna Olovsson sin doktorsavhandling ”Thermochemical properties and quality measures of limestone and quicklime” vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik. Disputationen äger rum klockan 09.00 i Aula Biologica (BIO.E.203), och fakultetsopponent är professor Henrik Leion från Chalmers tekniska högskola.
Om Företagsforskarskolan
Företagsforskarskolan vid Umeå universitet bygger på samverkan mellan universitet, forskare och företag eller organisation och syftar till att förena nytta för både samhället och den externa parten samtidigt som en utbildning av nya högkvalitativa forskare sker. Doktoranden får också ett skräddarsytt akademiskt kurspaket. Forskarskolan är öppen för alla discipliner och doktoranden har sin anställning vid Umeå universitet.
Läs mer på Företagsforskarskolans hemsida
Mer om forskning inom grön omställning vid Umeå universitet
För mer information, kontakta:
Katarzyna Olovsson, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet
Telefon: 070-279 85 15
E-post: katarzyna.cwik@umu.se
(Engelsktalande)
