Aluminiumoxid från nordiska mineral

I Norden producerar Sverige, Norge och Island aluminium 2024. Alla länderna är beroende av import av råvaran aluminiumoxid (alumina - Al2O3) från andra världsdelar: Sverige får sin råvara via förädling på Irland från Guinea i Afrika, medan Norges aluminiumoxid mestadels kommer från Brasilien. Detta väcker en viktig fråga inom ramen för projektet LoCoAl: Kan vi producera aluminiumoxid från nordiska mineral?

Det korta svaret är:

Tekniskt: Ja, vi har gjort det förut, både i Sverige och Norge.

Ekonomiskt: Kanske, om det finns intresse och avsättning för vissa restmaterial.

Miljömässigt: Ja, betydligt lägre miljöbelastning.

Historisk bakgrund och teknik

Kubikenborgs Aluminium i Sundsvall är Sveriges enda aluminiumsmältverk, och startades under andra världskriget som ett oxidverk där man framställde aluminiumoxid från mineral andalusit från skelleftefälten. Sverige kunde/fick inte importera aluminium eller aluminiumoxid under kriget, och även det nödvändiga flussmedlet kryolit producerades i Sundsvall av samma anledning.

Den process som användes i Sundsvall är Pedersenprocessen, utvecklad i Norge på 1920-talet. Pedersenprocessen lämpar sig bäst för mineral med lägre aluminiumhalter och ger intressanta restmaterial samtidigt som den kan bli betydligt mer miljöanpassad än den idag använda Bayerprocessen.

Bayerprocessen

Den dominerande processen för framställning av aluminiumoxid från bauxit är Bayer-processen. Den har två stora nackdelar:

1. Den kräver bauxit från områden runt ekvatorn.

2. Den producerar 4–5 ton "red mud" per ton aluminium, en giftig slurry med högt pH som måste långtidsdeponeras.

Pedersenprocessen

Pedersenprocessen kombinerar pyrometallurgiska och hydrometallurgiska metoder. Kalksten bränns och CO2 genereras och fångas upp med hög koncentration. I slutet av den hydrometallurgiska processen fälls aluminiumhydroxider, som bayerit, ut med hjälp av den tidigare uppfångade koldioxiden. Pedersenprocessen producerar inte "red mud" utan "grey mud", vilket innehåller potentiellt intressanta industrimineral.

Forskning och utveckling

AlSiCal

Det europeiska projektet AlSiCal undersöker en flerstegsprocess för att framställa aluminiumoxid och kiseldioxid från fältspatmineral. Projektet fokuserar på samproduktion av tre viktiga råvaror (aluminiumoxid, kiseldioxid och utfällt kalciumkarbonat) med användning av inhemska mineral och producerar inte heller "red mud".

HalZero

HalZero är en process som Hydro undersöker, där aluminiumoxid omvandlas till aluminiumklorid före en ny elektrolysprocess. Alumina är utgångsmaterialet även i denna process.

Varför nordiska mineral?

Strategisk självförsörjning

EU-parlamentet har antagit en förordning om kritiska material, som fastslår att aluminium och bauxit är både strategiska och kritiska råvaror, med en förväntad exponentiell tillväxt. För att uppnå en viss självförsörjningsgrad inom en snar framtid, är det viktigt att undersöka inhemska mineral.

Miljöfördelar

Långa transporter av aluminiumoxid från andra världsdelar ger höga CO2-utsläpp. Importerat aluminium från Asien genererar över 1 ton CO2eq per ton aluminium i transporter, medan transport av bauxit och aluminiumoxid till Norden ger cirka 300 kg CO2eq/ton. Att använda inhemska mineral kan avsevärt minska dessa utsläpp.

Beredskapsskäl

Under andra världskriget kunde vi inte importera aluminium eller aluminiumoxid. Då producerade vi aluminium från inhemska mineral. Processerna från den tiden har utvecklats och är mycket intressanta idag.

Ekonomiska möjligheter

Den svenska aluminiumindustrin producerar inte tillräckligt med aluminium för att försörja vår tillverkningsindustri. Efterfrågan på nordiskt lågkoldioxidaluminium är högre än utbudet, och tillverkande företag är angelägna om en säker framtida tillgång till icke sanktionerat nordisk aluminium med låga koldioxidutsläpp. Priset på aluminiumoxid är idag cirka 400 dollar per ton.

Den inhemska mineral i fråga är t.ex. silikater. Eftersom de nordiska mineralerna har lägre aluminiumhalt är det nog en förutsättning för ekonomisk hållbarhet att mineral kan tillhandahålla andra intressanta industrimaterial som t.ex. litium, tackjärn, kisel, kalciumkarbonat eller jordartsmetaller. Processerna producerar inte avfallet "red mud".

De processer vi vill undersöka kan också användas för att behandla industriavfall som idag deponeras. Uppsala Universitet Geovetenskap tillsammans med Swerim Luleå har lämnat in en forskningsansökan till Vinnova för att undersöka möjligheterna till brytning och processning av aluminiumoxid i Sverige och att projektet stöttas ekonomiskt av ProfilGruppen Extrusions AB, Holsby Metall AB, Kubikenborg Aluminium AB, Svenskt Aluminium, Gränges Finspång AB, Vgax AB och Leading Edge Materials corp.

Referenser

Framställning av aluminium ur bauxit https://metallkompetens.se/ handbok/om-aluminium/framstallning-av-aluminium/framstallning-av-aluminium-ur-bauxit/

ENSUREAL: Ensuring zero waste production of Alumina in Europe https://ensureal.eu/results/

From Red to Grey: Revisiting the Pedersen Process to Achieve Holistic Bauxite Ore Utilisation https://conference2018.redmud.org/ wp-content/uploads/2018/06/1_ Mon_PM_VAFEIAS_revised-for-website.pdf

AlSiCal – Towards a greener mineral and metal industry in Europe https://www.alsical.eu

The International Journal of Life Cycle Assessment (2024) 29:380–393 https://www.researchgate.net/ publication/376453242_The_effects_ of_energy_consumption_of_alumina_production_in_the_environmental_impacts_using_life_cycle_assessment

Kubikenborgs Aluminium i Sundsvall är Sveriges enda aluminiumsmältverk, och startades under andra världskriget som ett oxidverk där man framställde aluminiumoxid av mineralet andalusit från skelleftefälten Foto: Kubal.