Metallurgijaoston syysseminaari 2023

Useiden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen keskittyneiden seminaarien jälkeen Metallurgijaoston johtokunta pohti, että jäsenistö varmaankin haluaa pienen hengähdystauon tästä sinänsä tärkeästä aihepiiristä. Tästä syystä vuoden 2023 syysseminaarin aiheeksi valikoitui kiertotalouteen painottuva aihe ”Sivuvirtojen hyödyntäminen ja hiilen kierto metallurgisessa teollisuudessa” ja ajankohdaksi 16. marraskuuta 2023. Tapahtuma toteutettiin ensimmäistä kertaa kahden sijainnin hybriditoteutuksena: osa yleisöstä istui Oulun yliopiston Tellus Stagella (ks. kuva 1), osa Metson pääkonttorilla Espoossa (ks. kuva 2), ja osa etänä Teams-yhteyden päässä. Tapahtuma kokosi yhteen 64 osallistujaa, joista 16 Oulussa, 27 Espoossa ja 21 Teamsissä.

Kuva 1. Yleisöä Oulun päässä

Tilaisuuden avasi Oulun päässä Metallurgijaoston puheenjohtaja Ville-Valtteri Visuri esitellen tapahtuman kahden hubin hybriditoteutuksen. Seuraavaksi puheenvuoro siirtyi Espoon päässä tapahtumaa vetäneelle Metallurgijaoston sihteerille Iina Vaajamolle, joka aloitti ensimmäisen, kiertotalouteen keskittyneen session ja kutsui lavalle Jan Österbackan (Fortum Waste Solutions Oy) pitämään esityksen aiheesta ”Metallien talteenotto yhdyskuntajätteen polton jäännöksistä”. Österbackan mukaan kolmannes raudasta hapettuu arinalla, mutta myös hapettunut rauta on eroteltavissa ja kierrätettävissä. Messinki, kupari ja jalometallit pysyvät hyvälaatuisina. Mielenkiintoista on se, että muun metallisen materiaalin ohella myös kolikoita päätyy melkoisesti yhdyskuntajätteisiin. Yksittäisen kotitalouden vahingossa roskiin mennyt kolikko kertautuu yhteiskunnan tasolla sadoiksi tuhansiksi kolikoiksi, joita Fortum vie säkkikaupalla pankkiin talletettavaksi. Melkein kuin rahaa painaisi! Seminaarin toisessa esityksessä sukellettiin Jarno Mäkisen (VTT) toimesta metallien talteenottoon käytettäviin hydrometallurgisiin menetelmiin sekä käytiin läpi esimerkkejä onnistuneista teollisista projekteista.

Kuva 2. Yleisöä Espoon päässä

Seuraavaksi seminaarissa siirryttiin kuonien maailmaan, ja lavalle astui tutkijatohtori Rita Kallio (Oulun yliopisto) kertomaan vetypohjaisen teräksenvalmistuksen valokaariuunikuonista. Kuonien materiaaliominaisuuksien syvällinen tuntemus on välttämätöntä mietittäessä käyttökohteita tulevaisuuden kuonille. Myös materiaaliominaisuuksien muokkaus eri jäähdytysmenetelmillä ja mahdollisesti kuonien kemiallista koostumusta manipuloimalla voivat laajentaa kuonien hyötykäyttökohteita tulevaisuudessa. Näitä mahdollisuuksia varten kannattaa tehdä tutkimusta nyt, kun uusia prosesseja kehitetään. Session viimeisessä esityksessä teknologiapäällikkö Marjaana Karhu (Afry Finland Oy) jatkoi saman aihepiirin parissa esityksellään ”Vihreän teräksen siirtymän vaikutukset muodostuviin sivuvirtoihin ja niiden hyödyntämiseen”. Esityksessään Karhu painotti, että siirryttäessä pois masuunipohjaisesta teräksenvalmistuksesta myös sivuvirrat muuttuvat. Verrattaessa masuunipohjaista teräksen valmistusta valokaariuunipohjaiseen reittiin havaitaan, että syntyvien sivuvirtojen määrä karkeasti ottaen puolittuu (ks. kuva 3). Nykyisin Euroopassa lähes kaikki masuunikuona menee hyötykäyttöön; erityisesti masuunikuonaa hyödynnetään sementin seosaineena. Valokaariuunikuonaa voidaan hyödyntää niin ikään sementin seosaineena, kalkkia osittain korvaavana materiaalina klinkkerin tuotannossa sekä betonin runkoaineena. Karhun esityksen jälkeen oli aika pitää hetki taukoa ja nauttia kahvitarjoilusta. Espoon päässä järjestäjät innostuivat laulamaan vuorikansan iloksi ja lauluperinteiden kunniaksi ex tempore kappaleen Lullaby of Birdland.

Kuva 3. Sivuvirtojen vertailu masuuni-konvertterireitillä ja valokaariuunireitillä

Kuva 4. Vedyntuotantomenetelmien ominaispäästöjen vertailu

Kahvitauon jälkeen strategisen tutkimus- ja kehitystoiminnan päällikkönä toimiva Justin Salminen kertoi sivuvirtojen hyödyntämisestä Bolidenilla. Sivuvirtojen hyödyntäminen on Bolidenilla keskeisessä roolissa, sillä yritys operoi viittä kaivosta ja viittä sulattoa, joista kuparia tuotetaan Rönnskärissä ja Harjavallassa, sinkkiä Kokkolassa ja Oddassa, nikkeliä Harjavallassa ja lyijyä Bergsöessä ja Rönnskärissä. Salmisen etäesityksen jälkeen esitykset jatkuivat Oulun päässä hiileen liittyvillä esityksillä. Ensimmäisenä tähän aihepiiriin liittyen lavalle nousi Ville Martikainen (Hycamite Oy) kertomaan metaanipyrolyysistä. Metaanipyrolyysi tarjoaa vaihtoehdon tuottaa vetyä maakaasusta huomattavasti perinteistä höyryreformia pienemmillä hiilidioksidipäästöillä. Kuvasta 4 havaitaan, että käyttämällä uusiutuvaa energiaa ja nesteytettyä maakaasua päästöt ovat Hycamiten arvion mukaan 0,59 kg CO2 ekv./kg H2, kun taas höyryreformin päästöiksi arvioidaan 11 kg CO2 ekv./kg H2; säästö hiilidioksidipäästöissä on siis liki 95 %. Vedyn ohella metaanipyrolyysissä syntyy sivutuotteena yhtä vetytonnia kohden kolme tonnia hiiltä.

Toiseksi viimeisenä puheenvuorona kuultiin tutkijatohtori Aki Koskelan (Oulun yliopisto) esitys biohiilen paikallisesta saatavuudesta. Koskelan väitöstyössä havaittiin, että hydrolyysiligniiniin pohjautuva biohiili vastasi näennäistiheyden, ominaispinta-alan ja puristuslujuuden osalta kohtuullisen hyvin fossiilista pähkinäkoksia. Biohiilen reaktiivisuus oli kuitenkin selvästi pähkinäkoksia suurempi. Koskela esitteli ensi kertaa julkisesti myös niin sanotun biohiilikonseptin. Siinä ideana on ollut luoda systemaattinen toimintatapa, jolla voidaan ratkaista biohiileen liittyviä haasteita metallurgisissa sovelluskohteissa. Viimeisenä vuorossa oli Ovako Imatra Oy Ab:n tuotannon prosessikehityksen päällikkönä toimivan Helena Erkkilän esitys ”Biohiili kuonan kuohutuksessa” (kuva 5). Oulun yliopistossa on tehty biohiilen kehityksen pohjatyötä, jonka myötä on siirrytty tuotantomittakaavan kokeisiin. 75 tonnin valokaariuunilla tehdyissä kokeissa kuona saatiin kuohumaan biohiilellä onnistuneesti. Metallurgien mieltä lämmitti nähdä huippulaatuinen video kuonan kuohutuksesta. Jatkokokeissa tarkoituksena on optimoida biohiilen koostumusta ja parantaa logistiikkaa sekä biohiilen syöttöä uuniin.

Kuva 5. Helena Erkkilä esittelee Ovakon valokaariuunin speksejä.

Tapahtuman lopuksi vuorossa oli Ville-Valtteri Visurin katsaus Metallurgijaoston tuleviin tapahtumiin sekä esiintyjien palkitseminen. Keskitalven pakkasia silmällä pitäen esiintyjät palkittiin lämpimillä villasukilla. Varsinaisen ohjelman päätyttyä illanvietto jatkui pienen purtavan parissa Oulussa ja Espoossa. ▲

TEKSTI: VILLE-VALTTERI VISURI, OULUN YLIOPISTO

IINA VAAJAMO, METSO FINLAND OY

MIIKKA MARJAKOSKI, METSO METALS OY

VILLIINA IKÄHEIMO, OY LUX AB

SUVI RANNANTIE, AFRY FINLAND OY

KUVAT: IINA VAAJAMO JA VILLE-VALTTERI VISURI