Fra: Elkem A/S PEA, tidligere Porsgrunn elektrometallurgiske gjennom 75 år

PEA i 1988

Produksjonsforhold

av Paul-Henrik Hynne

En enkel prossessforklaring

For de fleste lesere av dette jubileumsskrift vil PEA's prosesser være kjent stoff. For dem som ikke har sin virksomhet innen smelteverksmiljøet kan en liten prosessinnføring kan skje være av interesse for forståelsen av noen av bedriftens forhold.

Prinsippene for PEA's produksjonsprosesser er de samme i dag som da bedriften startet sin virksomhet i 1913. Detaljene i det kjemiske prosessforløp avviker noe fra ferrosilisium til manganlegeringer, men er i prinsipp de samme. På PEA produseres i dag bare manganlegeringer. I naturlig tilstand foreligger mangan (Mn) i mineraler hvor Mn er bundet til oksygen (O) i forskjellige former som oksyder. Ved oppvarming i nærvær av karbon (C) vil oksygenet frigjøre seg fra mangan og forbinde seg med karbon til en gass som hovedsaklig består av karbonmonoksyd (CO) og karbondioksyd (CO2).

Prosessen går derfor i all enkelthet ut på å blande manganmalm med karbon, i form av koks, og sende elektrisk strøm igjennom denne blanding. Dels vil materialene virke som motstandselementer og varmes opp ved strømgjennomgangen, dels vil strømmen gå fra partikkel til partikkel og danne lysbuer i overgangen. Materialblandingen tilføres ovnen kontinuerlig gjennom rør i ovnslokket og vil etterhvert som de beveger seg nedover i ovnen varmes opp, og de ønskede kjemiske reaksjoner vil finne sted i temperaturområdet ca. 500-1500° C. En kjemisk prosess som skjer under oppvarming og hvor oksygen frigjøres fra en forbindelse for i stedet å forbinde seg med karbon kalles en karbotermisk reduksjonsprosess.

Malmene består ikke bare av mangan/oksygenforbindelser, men også av andre stoffer. Noen av disse vil i prosessen bli redusert sammen med mangan og gå inn i legeringen som produseres, andre vil bare smelte. Likeledes vil koks ikke bare bestå av karbon, men også av andre forbindelser, hvorav noen vil reduseres og gå inn i legeringen. mens andre bare vil smelte.

Fra prosessen kommer da tre «produkter»: hovedproduktet, manganlegeringen med de metaller som er blitt redusert sammen med mangan, et biprodukt som består av de stoffer som ikke er redusert i prosessen, men bare smeltet, en såkalt slagg, og som siste produkt en gass som er forbindelser av oksygen og karbon i forskjellige sammensetninger.

Slaggen har en vesentlig lavere spesifikk vekt enn manganlegeringen, og skilles lett fra legeringen når denne tappes fra ovnen. Ovnene er lukket med et hvelv, og gassen suges ut fra ovnen og vaskes med vann før den videre transporteres til mulige forbrukssteder. Gassen er meget energirik. Den kan anvendes til forskjellige oppvarmingsformål og som råmateriale til enkelte kjemiske prosesser.

Den elektriske strøm føres inn i ovnen gjennom tre elektroder som står nede i råmaterialblandingen.

Innenfor denne enkle prosessmodell ligger en rekke kjemiske delprosesser som sammen bestemmer det samlede prosessforløp. Langt på vei er delprosessene bestemt av de råmaterialkomponenter som er tilstede, idet disse igjen bestemmer prosesstemperaturen og andre prosessforhold.

Et av PEA's produkter er ferromangan med lavt karboninnhold. Fremstillet ved en karbotermisk reduksjon vil ferromangan alltid få et innhold av karbon på ca. 4% C. For visse anvendelsesformål vil dette karboninnhold være for høyt. Ferromangan med lavt karboninnhold kan da lages ved en annen prosess hvor ikke karbon, men silisium brukes som reduksjonsmateriale, eller ved at standard ferromangan underkastes en raffineringsprosess. PEA's nåværende MOR-prosess for fremstilling av ferromangan med lavt karboninnhold er en slik raffineringsprosess hvor flytende standard ferromangan blåse med oksygen slik at karbon i legeringen forbinder seg med oksygen til en gass som trekkes vekk fra prosessen.

Råmaterialer for PEA's prosesser

Hovedkomponentene i PEA's råmaterialer er altså manganmalm og koks. I et av PEA's produkter, silikomangan, inngår også silisium som tilføres prosessen i form av kvarts. Tilsatsmaterialer for slaggjustering er kalkstein og dolomitt.

Manganmalm

Manganmalmer finnes i store mengder i verden, og kjente forekomster dekker nåværende forbruk for flere hundre år. Forekomstene finnes hovedsaklig i tropiske og subtropiske strøk og er fordelt over en rekke land. De største eksportland for manganmalm er Syd-Afrika, Australia, Gabon og Brasil, og med en slik spredning skulle det være nærliggende å tro at forsyning av manganmalmer ikke skulle være noe problem. Malmene som foreligger er imidlertid av meget forskjellig sammensetning, og ingen av de forekommende malmer har en sammensetning som alene tilsier optimal ovnsdrift og produktkvalitet. Alle manganprodusenter bruker derfor manganmalmer fra ulike kilder i forskjellige blandingsforhold for en tilsiktet produktkvalitet.

PEA har i sin tid som manganprodusent tatt malmer fra en lang rekke forskjellige forekomster etter de muligheter som har foreligget og de produksjons- og kvalitetskrav som til enhver tid har vært stilt. Med utviklingen i produksjonsteknikk og produksjonsutstyr har kravene til malmenes sammensetning og karakter endret seg, og likeledes har utviklingen av nye stålkvaliteter stilt nye krav til ferrolegeringenes kvalitet og dermed også til råmaterialene. Dette begrenser manganprodusentenes valgmuligheter med hensyn til malm. Like fullt er tilstrekkelig av gode malmkvaliteter tilgjengelig på verdensmarkedet hvis ingen restriksjoner blir lagt på tilførslene.

Malm fra Syd-Afrika

Norske produsenter av manganlegeringer er i dag i en vanskelig situasjon. I 1987 vedtok det norske storting en lov om boikott av Syd-Afrika som et press mot landet i sammenheng med landets apartheid-politikk. Loven forbyr enhver handel med Syd-Afrika, salg såvel som kjøp. Under lovens forberedelse ble det fra norske manganprodusenter gjort klart at de sannsynligvis ikke vil være konkurransedyktige og kunne opprettholde sine virksomheter hvis de avskjæres fra tilgangen på syd-afrikanske malmer. Dette dramatiske utsagn har sin bakgrunn i tre spesielle fortrinn som de syd-afrikanske malmer har i forhold til andre manganmalmer. De har et lavt innhold av fosfor, de har et høyt manganinnhold samtidig som de inneholder lite oksygen, og de har et lavt aluminiuminnhold.

Det vil føre for langt å gå i detaljer om de prosessmessige, kvalitetsmessige og sikkerhetsmessige forhold som ligger til grunn for påstanden; det må bare gjentas som et faktum at norsk manganindustri knapt vil kunne opprettholde den nødvendige produktivitet eller kunne tilfredsstille markedets kvalitetskrav hvis den ikke får adgang til de syd-afrikanske manganmalmer.

På bakgrunn av ferromanganindustriens utsagn ble det gitt 2 års dispensasjon fra loven for de 3 mangansmelteverk i Norge, Øye Smelteverk, Sauda Smelteverk og PEA, som en overgangsordning, mens manganprodusentene søker å finne en løsning på de problemer som tilførselsstopp fra Syd-Afrika vil medføre.

Som forutsatt da dispensasjon ble gitt, har manganindustrien arbeidet med problemene, men har ved forsøksvirksomhet og teoretiske vurderinger måttet konstatere at det for tiden ikke finnes grunnlag for teknisk/økonomiske løsninger på de vanskeligheter som manganproduksjon uten sydafrikanske malmer vil gi. Uavhengige forskningsinstitusjoner har bekreftet dette forhold. Dispensasjonene løper ut i juli måned 1989, og det er uvisst hva som da vil skje.

Elkem medeier i malmgrube i Gabon

En av verdens største manganforekomster ligger i Gabon i Vest-Afrika og drives av det gabonesiske selskap Comilog SA. Elkem's manganverk, PEA og Sauda Smelteverk, har brukt Comilog-malm gjennom en rekke år. Malmen er høyverdig, det vil si at den har et høyt manganinnhold, men har på den annen side høyt innhold av fosfor og aluminium og er dessuten høyoksydert, det vil si den inneholder mer oksygen enn de fleste øvrige malmer.

Forforinnholdet er uheldig for vanlige kvalitetskrav, og aluminiuminnholdet har betydning for slaggsammensetningen og driftsforhold, samtidig som oksygenmengden fører med seg et risikoproblem. Like fullt er Gabon-malmen i riktig blandingsforhold med andre malmer en god malm.

Selv om verdens malmforekomster er rikelige, har Elkem funnet det fordelaktig å ha et fotfeste i en stor forekomst av gode malmer, og gikk i 1983 inn i det gabonesiske malmselskap Comilog med en eierandel på 5,7%. Grubens totale produksjon har i de senere år vært ca. 2 mill. tonn pr. år hvorav Elkem-systemet har avtatt ca. 400.000 tonn.

Ved siden av malmer fra Gabon og Syd-Afrika bruker PEA idag malmer fra Australia og Mexico.

I PEA's kostnadsbilde utgjør malmkostnadene ca. 55% av de direkte produksjonskostnadene, og det er innlysende at malmprisene betyr meget for bedriftens totale resultat. Selv om de store malmleverandører opererer i konkurranse med hverandre, er det bemerkelsesverdig hvor likt malmprisene faller ut fra år til år. Bedriftens malminnkjøp blir derfor mer et spørsmål om valg av kvalitet enn om pris. Da malmprisene noteres i amerikanske dollar vil valutasvingninger spille en stor rolle. De senere års urolige valutaforhold har derfor ført med seg uberegnelige resultateffekter.

Koks

Den andre hovedkomponent i PEA's råmaterialbilde er koks. PEA's prosesser stiller små krav til koksens kjemiske sammensetning, men stiller til gjengjeld stramme krav til koksens fysiske egenskaper. Det er vesentlig for ovnsdriften at koksen i utgangspunktet inneholder lite finstoff og er fysisk sterk, slik at den ikke brytes ned i små partikler under transport og på sin vei nedover i ovnssystemet. Koksfinstoff reduserer porøsiteten i materialblandingen og vanskeliggjør en god gassfordeling med ubalanse i prosessen som resultat. Den koks PEA bruker er vanligvis et biprodukt fra fremstilling av koks for masovnbruk til råjernproduksjon. Masovner krever koks av en viss størrelse, og understørrelsen ved avsikting av masovnkoks passer godt for manganproduksjon i elektriske ovner.

Tilfredsstillende koks for PEA's formål kan fås fra en rekke europeiske land. Norsk Koksverk har i perioder vært leverandør av koks til PEA, men har i de senere år falt ut på grunn av de kvalitetskrav PEA har vært tvunget til å stille. Da tilfredsstillende kokskvaliteter for PEA kan fås fra en rekke forskjellige kilder, blir valg av koksleverandør til syvende og sist et prisspørsmål.

Kvarts

Kvarts til PEA's forbruk har i alle år vært levert fra kvartsbrudd i Kragerø-skjærgården i PEA's umiddelbare nærhet. Heller ikke når det gjelder kvarts stiller ferromanganproduksjonen særlig stramme krav til materialets kjemiske sammensetning og er mer opptatt av kvartsens fysiske og termiske egenskaper. En av PEA's kvartsleverandører i Kragerø har fra PEA's første tid vært firma E. Lunøe. I 1983 overtok Elkem et av Lunøes anlegg og rettighetene til en kvartsforekomst i Snekkevik vest for Kragerø. Firma Lunøe driver fortsatt virksomheten med egen bemanning for Elkem's regning under PEA's økonomiske, kvalitetsmessige og sikkerhetsmessige kontroll.

Ovnsutstyr og produksjonskapasiteter

I jubileumsåret har PEA 3 smelteovner for ferromangan og silikomangan og et raffineringsanlegg for produksjon av ferromangan med lavt karboninnhold.

Produksjonskapasiteten for disse anleggene er:

Ved full utnyttelse av raffineringsanlegget vil dette forbruke 45.000 tonn flytende ferromangan/år og restmengden, 55.000 tonn standard ferromangan, behandles for salg.

Dette gir da som salgbare produkter pr. år med full kapasitetsutnyttelse:

Ovn 9 har inntil nylig på grunn av markeds- og kraftprissituasjonen ikke vært i regulær drift siden 1984. Uten bruk av ovn 9 vil mengde salgbar silikomangan reduseres til ca. 45.000 tonn/år.

Det foreligger ved jubileumstidspunktet ingen konkrete planer for produksjonsutvidelse eller nyanskaffelser av produksjonsutstyr.

Bemanning

Etter reorganiseringen i 1977 har antall ansatte ved bedriften ligget på omkring 300 personer. Den største bemanning noensinne hadde PEA i 1974 med noe under 500 ansatte. Pr. 1. august 1988 teller bemanningen total 280 fast ansatte. Av disse er 208 timelønnede og 72 er månedslønnede.

Antall ansatte pr. 1. august 1988 forutsetter drift av to ovner og raffineringsanlegget.

Salg og markeder

Siden Elkem's produksjon av manganlegeringer foregår både i Sauda og på PEA, er det nødvendig med en høy grad av samordning mellom de to verk med hensyn til produksjonsfordeling og markedsfordeling. Selve markedsarbeidet skjer fra Ferrolegeringsdivisjonen ved hovedkontoret i Oslo, mens samordningsorganer med representanter fra begge verk tar seg av produksjons- og markedsfordeling.

Produksjonskapasiteter, ovnsutstyr, produktspektrum og verksbeliggenhet er elementer i en slik vurdering. Fraktkostnadene er ikke ubetydelige og for nærliggende markeder spiller avstanden fra verk til mottaker en rolle. Engelske markeder betjenes derfor hovedsaklig fra Sauda, mens det svenske marked får sine varer fra PEA. For fjernere markeder med mindre partier er det viktig med god forbindelse til omlastningshavn på kontinentet, og PEA har her en fordel.

Mer enn 98% av de to verks produksjon går til eksport, og ca. 80% av eksportdelen går til europeiske mottakere. På det amerikanske marked er det intimt samarbeid med den amerikanske Elkem-organisasjon, Elkem Metals Company, med hovedsete i Pittsburgh, USA, og avhengig av markeder og valutaforhold går tidvis betydelige mengder legeringer fra Norge til nord-amerikanske mottakere.

Markedsføringen, som altså foregår fra Elkem's hovedkontor i Oslo, går dels over egne salgskontorer i de større markedsland, delvis over etablerte agentforbindelser.

Det er interessant å notere at PEA gjennom mange år har hatt et fast marked i Pakistan og videre er i ferd med å få et godt fotfeste i Japan med raffinerte produkter. Blant Vest-Europa's stålproduserende land er det bare Spania, Portugal og Sveits som ikke står på PEA's kundekart. I en viss utstrekning går også PEA's produkter til øst-europeiske land, men kundeforbindelsene der er mer uregelmessige og i stor grad avhengig av interne østblokkforhold.

Transporten av PEA's produkter går alt overveiende med skip. Bare nære markeder i Sverige betjenes med bil.