Grondstoffen
Nieuwe Chinese IJzerproductiemethode Verandert Uren in Seconden
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
IJzer is nog steeds de koning van de metalen
Bij innovatie in de maakindustrie gaat de aandacht vaak naar geavanceerde technologie (robotica, 3D-printen) of zeldzame metalen en materialen, zoals wolfraam, titanium en rhodium. Via de links vindt u uitgebreide beleggingsrapporten over elk onderwerp.
Uiteindelijk, hoe belangrijk ze ook zijn, veranderen deze ontwikkelingen niets aan het feit dat het grootste deel van de materialen die we gebruiken veel eenvoudiger is — en geen metaal is zo essentieel voor het moderne leven als ijzer.
IJzer en staal zijn sleutelmaterialen die in enorme hoeveelheden nodig zijn voor infrastructuur (bruggen, gewapend beton, enz.), logistiek en transport (auto’s, spoorwegen, treinen, havens, schepen) en talloze industriële toepassingen (leidingen, opslagtanks, ovens, enz.).
Ijzeroxiden kunnen afkomstig zijn van mineralen zoals hematiet, limoniet, magnetiet, pyriet, goethiet en meer, en ongeveer 90% van al het metaal dat tegenwoordig wordt geraffineerd, is ijzer.
Bron: FTM Machinery
Gelukkig is ijzer zeer overvloedig op aarde (5% van de aardkorst naar gewicht) en in het universum in het algemeen. Het omzetten ervan in een bruikbare vorm kan echter een zeer energie‑intensief en tijdrovend proces zijn. Daarom is het groot nieuws dat Chinese onderzoekers hebben aangekondigd dat ze een methode hebben gevonden om een centrale stap in het ijzerproductieproces te versnellen, met een productiviteitsstijging van 3.600 keer.
Hoe wordt ijzer gemaakt?
Zuiver ijzer wordt gemaakt uit ijzerrijk erts, dat door smelten tot een zuiverder metaal wordt verwerkt.
Van de primitieve, lage‑temperatuur smelter uit de oudheid werden meer geavanceerde ovens ontwikkeld in de middeleeuwen en in de moderne tijd om ijzer efficiënter te produceren bij temperaturen tot 1.400° tot 1.500° C (2.550° tot 2.700° F). Dit hete, gezuiverde ijzer wordt vaak rechtstreeks naar de staalfabriek gestuurd voor staalproductie, waardoor warmteverlies wordt verminderd.
Zelfs met moderne methoden is het smelten van ijzer in hoogovens een langdurig proces, dat 5-6 uur duurt. Dit maakt het zeer energie‑intensief, omdat de hoge temperatuur gedurende het hele proces moet worden gehandhaafd, meestal met kolen of aardgas.
Dit maakt de productie van ijzer en staal bovendien een grote consument van fossiele brandstoffen en een even grote uitstoter van broeikasgassen. De productie van ijzer en staal is verantwoordelijk voor tot wel 7% van de totale CO2‑uitstoot, meer dan de volledige uitstoot van de EU.
Vandaag is het grootste deel van de wereldwijde staalproductie geconcentreerd in China, dat meer dan 55% van de wereldwijde totale staalproductie levert, gevolgd door India (7% van de totale staalproductie).
Bron: GMK Center
Zowel China als India gebruikt vooral steenkool voor de productie van ijzer en staal, waardoor hun productieprocessen bijzonder veel CO2 uitstoten.
Waterstof als vervanger van steenkool?
Om steenkool te vervangen zijn productiemethoden voor groen staal voorgesteld. De kansrijkste optie is waterstof in plaats van steenkool gebruiken om de vereiste hoge temperaturen te bereiken.
Het probleem is dat tot nu toe alleen ijzererts van zeer hoge kwaliteit met waterstof kan worden verwerkt. Goedkoper erts met een lager ijzergehalte zou nodig zijn om de hogere kosten van waterstof ten opzichte van steenkool te compenseren.
Dat geldt in elk geval voor hoogovens, maar een nieuw proces, flashsmelten van ijzer, kan daar verandering in brengen.
Flashsmelten van ijzer
De Chinese onderzoeker professor Zhang Wenhai en zijn team beschreven het proces in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nonferrous Metals. Volgens hen kan de ijzerproductie in slechts drie tot zes seconden worden voltooid, tegenover vijf tot zes uur in traditionele hoogovens.
Het uitgangspunt is dat ijzererts niet als kleine pellets wordt gebruikt, maar tot zeer fijne deeltjes wordt vermalen. Daardoor verloopt de reactie die ijzererts omzet in zuiver ijzer vrijwel onmiddellijk: eerder als een explosie dan als langzaam smeltend erts.
Dit leidt binnen enkele seconden tot snelle oxidatie van het deeltje.
Bron: MDPI
Wervellans voor ijzererts
Ijzererts tot fijne deeltjes vermalen is niet bijzonder moeilijk en vereist geen complexe technologie. Het veilig en efficiënt in de smeltoven injecteren is veel lastiger.
Om dit op te lossen ontwikkelde Zhangs team een wervellans die 450 ton ijzerertsdeeltjes per uur kan injecteren. Een reactor met drie van zulke lansen produceert jaarlijks 7,11 miljoen ton ijzer.
De technologie is bovendien niet alleen een laboratoriumexperiment: ze wordt al in commerciële productie genomen.
Dit succes kwam niet van de ene op de andere dag. Het werk begon in 2013, toen Zhangs team een octrooi verkreeg op flashsmelttechnologie die rechtstreeks vloeibaar ijzer kan produceren. Het duurde tien jaar om de methode te verfijnen en op te schalen tot een proeffabriek, waarmee veilige grootschalige productie werd aangetoond.
Bron: News.com.au
Professor Zhang heeft eerder veranderingen in de metallurgie teweeggebracht. Hij vernieuwde de koperproductie met een vergelijkbare flashsmelttechniek die hij in de jaren zeventig op koper toepaste. In 2000 ontving hij de eerste prijs van de National Science and Technology Progress Award en in 2003 werd hij verkozen tot lid van de Chinese Academy of Engineering.
De strategische doelen van China
CO2-uitstoot
China is wereldleider in staalproductie. De sterke afhankelijkheid van steenkool belemmert de ambities om de CO2-uitstoot te verminderen. Bovendien is de industrie daardoor sterk afhankelijk van ingevoerde steenkool, vooral uit Australië.
China heeft dus een sterke prikkel om alternatieve methoden te ontwikkelen en snel in te voeren, vooral als die waterstof kunnen gebruiken. Samen met zijn leidende rol in groene energie biedt dit een goede uitgangspositie om ook leider in groen staal te worden.
Een nieuwe wereldwijde ijzermarkt?
Een ander bijzonder kenmerk is dat de methode goed werkt met erts van lage of middelmatige kwaliteit. Dit kan de wereldwijde ijzermarkten ingrijpend veranderen.
Momenteel vormt hoogwaardig, ijzerrijk erts uit Australië de belangrijkste aanvoer voor Chinese smeltovens en staalfabrieken.
Bron: S&P Global
Als flashsmelten met waterstof de steenkoolgestookte hoogovens vervangt, kan in plaats daarvan binnenlands ijzererts van lagere kwaliteit worden gebruikt.
De relatie tussen China en Australië is de afgelopen tien jaar gestaag verslechterd, ondanks China’s afhankelijkheid van Australisch ijzer. Tijdens de handelsoorlog met Australië in 2020 werd ijzer bijvoorbeeld buiten de sancties gehouden vanwege die grote afhankelijkheid. China kan het wegnemen van deze kwetsbaarheid daarom als een strategische noodzaak zien, ongeacht de economische afweging.
IJzermijnbouwbedrijf
VALE Prijsgrafiek
Lagere smeltkosten en minder CO2-uitstoot kunnen staal nog populairder maken. In de mijnbouw zijn schaal en gunstige geologie doorslaggevend. Lage productiekosten zorgen voor hogere winsten en meer weerbaarheid tijdens de onvermijdelijke neergang op grondstoffenmarkten.
Het Braziliaanse Vale is de grootste producent van ijzer en nikkel ter wereld, met een totale productie van 323–330 miljoen ton in 2024.
Het bedrijf produceert ook metalen die belangrijk zijn voor de energietransitie, zoals koper. Hoewel die in de toekomst van belang kunnen zijn, vormt ijzer voorlopig de kern van het bedrijf.
Vale was vroeger sterker gediversifieerd, maar heeft zich de laatste jaren weer op ijzer gericht. Het verkocht voor 2 miljard dollar aan andere metaalmijnen en activiteiten in grondstoffen zoals palmolie.
Bron: Vale
Een omvangrijke activabasis
Vale is ook te vergelijken met een middelgroot nutsbedrijf: het exploiteert eigen spoorlijnen, treinen, havens en schepen om erts van de mijn naar klanten te vervoeren.
Het produceert bovendien veel eigen energie, omdat het in afgelegen gebieden werkt en niet op een toereikende overheidsvoorziening kan rekenen, zeker gezien zijn enorme elektriciteitsbehoefte.
Daarvoor werd vaak waterkracht gebruikt. Mijnbouw verschilt immers niet zo sterk van de bouw van waterkrachtcentrales: beide vereisen grondwerken, het opblazen van gesteente, grote hoeveelheden beton, zware machines, megaprojecten en waterbeheer.
Deze infrastructuur wordt aangevuld met een onderzoeks- en ontwikkelingscentrum, laboratoria, honderden geologen, opleidingscentra en andere voorzieningen.
Problemen uit het verleden achter zich laten
Een groot risico bij een omvangrijk mijnbouwbedrijf als Vale is een ernstig ongeval met enorme schade.
Dat gebeurde in 2015, toen een door Vale gebouwde dam instortte en een grote ramp veroorzaakte. In 2019 volgde een vergelijkbaar incident.
De overstroming veroorzaakte de tot dan toe ergste milieuramp van Brazilië, kostte 19 mensen het leven en trof 39 gemeenten in twee staten, die onder mijnbouwafval bedolven raakten.
Sindsdien zijn veel vergelijkbare dammen hersteld of verbeterd om een nieuwe ramp tijdens het regenseizoen te voorkomen.
Vale heeft ook zijn werkwijze veranderd. Het investeerde 2,5 miljard dollar in vier filtratie-installaties om droge residuen te produceren, bestaande uit vermalen gesteente, stof en modder, in plaats van natte residuen waarvoor dammen nodig zijn. Daardoor zal de ijzerwinning in de toekomst niet langer dit soort damgebonden afval opleveren.
Het bedrijf werkt ook actief aan zijn imago. Het benadrukt dat zijn mijnbouwactiviteiten, samen met een door het bedrijf gefinancierd groot natuurreservaat, belangrijk bijdragen aan het behoud van het Braziliaanse regenwoud, terwijl andere gebieden in de regio in weideland zijn veranderd.
Bron: Vale
Over het geheel genomen overwint Vale nu zijn eerdere problemen met ecologische rampen en wordt het een van Brazilië’s meest waardevolle activa en een centrale leverancier van ijzer aan de wereld, en in het bijzonder aan China, een land waarmee Brazilië via het BRICS‑handelsnetwerk diepere banden smeedt.
