BioCarbon for Silicon and MicroSilica Quality

Prosjektet inngår i arbeidet med å nå Elkems overordnede målsetning om å redusere bruken av fossile reduksjonsmidler (kull og koks) i smelteovner for silisium- og ferrosilisium-produksjon. Elkem har utviklet biokarbon med helt spesifikke egenskaper som inkluderer høy mekanisk styrke både ved normale og høye temperaturer i tillegg til en balanse mellom høy porøsitet og høy reaktivitet. Elkem’s pilotanlegg produserer nå materiale for fullskala utprøving i industrielle smelteovner. Det er viktig å forstå hvilken effekt disse nye råvarene har på kvaliteten av silisium, ferrosilisium og Microsilica® som produseres. Forskningen på dette området er til dels vanskelig å utføre på lab siden prosessene som foregår er skala-avhengige. Derfor vil prosjektet ta utgangspunkt i fullskalaforsøkene. Prøver tatt før, under og etter forsøk med nye biokarbon vil sammenlignes med prediksjoner fra modelleringsverktøy. En viktig FoU-oppgave er å optimalisere råstoffegenskaper som partikkelstørrelsesfordeling, blandingsforhold og identifisere forbedrede prosessbetingelser for behandling av mellomprodukter for etterfølgende produksjonstrinn for høyverdige biokarbonprodukter. Biproduktstrømmer har potensiale for kjemisk eller energetisk utnyttelse. Imidlertid er en presis karakterisering nødvendig for å kunne utnytte dette potensialet. Prosjektet fortsetter derfor arbeidet med avanserte analyser av komplekse bistrømmer. Introduksjonen av større andeler biokarbon som reduksjonsmiddel øker mengden uønskede elementer i smelteovnene. Elementfordelingsfaktorer skal undersøkes, og nye modellverktøy blir utviklet for å predikere kvalitativ og kvantitativ fordeling av urenheter. Prosjektet søker å få en mer grunnleggende forståelse av dannelsen av Microsilica® under røkhetten i ovnen. I tillegg til detaljerte analyser av Microsilica® for å lokalisere elementene i sluttproduktet vil det også gjøres avansert modellering av dannelse av Microsilica® i smelteovnen.

The overall objective of the BioSiMS project is to ensure that silicon, ferrosilicon and microsilica quality can be kept within or close to current specifications when reducing CO2-emissions from the process. Elkem's strategy is to be the world's most sustainable producer of ferrosilicon and silicon alloys and through this contribute to the zero-emission society. Changing the reduction material from fossil carbon (coal and coke) to biogenic reduction materials in the production process is a key part of the strategy. Elkem has establised the first pilot plant for production of newly developed biocarbon agglomerate developed through a series of earlier research projects. BioSiMS seeks to further support this development going into full scale and at the same time investigate the effect on chemistry and quality of Elkem's products silicon, ferrosilicon and microsilica. The overall goal is that the project will fast track the transition from pilot to full-scale production by omitting the majority of bottlenecks and risks and ensure that Elkem can maintain its position as a pioneer in renewable reductants in the metallurgical segment. The ultimate goal of the Project is to support Elkems work in the transition from fossile based carbothermic reduction to a mainly biobased production process, and at the same time ensure that product quality remains at today's high level through fundamental experimental R&D work and advanced modelling.