Serie: Gruvedrift & materialer • del 6
Aluminium, kobber og sjeldne metaller — kraftårer
Stål — våre bein; aluminium — våre vinger; kobber — våre nerver; og batterimetaller — ionene som opprettholder livet. I denne delen "pakker vi inn" planeten med ledninger — med ren elektrisitet, rene ovner og fabrikker som oppfører seg som naboer.
Dagens oppdrag
Viser hvordan vi lager aluminium, kobber og batterimetaller uten røyk
Publisert forhåndsberegnede belastninger, områder og produktstrømmer.
Skapt verdens "årer", som fungerer fra solens frøfabrikk (del 3).
Hvorfor disse metallene (sivilisasjonens nervesystem)
Aluminium gjør konstruksjoner lette, korrosjonsbestandige og raskt transportable. Kobber leder elektroner elegant: motorer, transformatorer, skinner. Nikkel, kobolt, mangan og litium finjusterer batterikjemi. I vår konstruksjon er alt dette — elektrisitet fra gruve til produkt: uten diesel, uten karbon.
- Elektrisk oppvarming (induksjon, motstand) erstatter brennere.
- Lukkede kretser samler gasser og resirkulerer vann.
- Solcellefabrikk (del 3) «trykker» megawatt til alt.
Aluminium — lett, raskt, uendelig resirkulerbart
Prosessen kort
- Bauksitt → Bayer (gruvedrift, vask, fordøyelse, utfelling) → alumina
- Alumina → støperi (Hall‑Héroult) med ren elektrisitet (ønskede inertanoder)
- Støperi: emner, plater, støpelegeringer; valsing/ekstrudering i nærheten
Huskeliste per tonn (omtrentlig)
| Trinn | Elektrisitet | Notater |
|---|---|---|
| Aluminiumraffinering | ~0,4–1,0 MWh/t Al | Fordøyelsespumper, elektrifiserte kalsinatorer |
| Smelting (celle) | ~14–16 MWh/t Al | Mindre med inertanoder og varmegjenvinning |
| Støping/ferdigstilling | ~1–3 MWh/t Al | Induksjonsovner, filtre |
Skrapsmelting: ~1–1,5 MWh/t (smelting og støping) — hvorfor vi elsker lukkede sykluser.
Hvorfor inertanoder?
De eliminerer karbonanodekostnader og perfluorkarbonhopp, reduserer CO₂ i prosessen og forenkler gassbehandling. Vi bruker fortsatt full oppsamling og filtrering; luften rundt — for solnedganger, ikke skorsteiner.
Kobber — ledninger, viklinger og varme
Prosessen kort
- Sulfidkonsentrat → blinksmelteovn og konverter → anoder
- Elektrorafina (ER) → katode 99,99%
- Nedstrøms: valsing av stenger, emaljert tråd, skinner, folie
Huskeliste per tonn (omtrentlig)
| Trinn | Elektrisitet | Notater |
|---|---|---|
| Smelting/konvertering (elektrisk assistanse) | ~0.4–0.8 MWh/t Cu | Ovnen er eksoterm; varmen gjenvinnes |
| Elektrorafina | ~2.0–3.0 MWh/t Cu | Konstant DC-belastning — mikronettets drøm |
| Stang-/folieverksteder | ~0.1–0.3 MWh/t Cu | Motorer og ettervarming — all elektrisitet |
Utslippsgassene ledes til syrefabrikken; ingen flaring, bare produkter.
Hvorfor ikke SX/EW her (løsningsutvinning/elektrolyse)?
SX/EW passer utmerket for oksider og vaskeløsninger; sulfidene passer best med smelting + ER. Vi har fortsatt «grønne» vaskelinjer for slurryer og lave konsentrasjoner — slik at hvert atom telles.
Rask huskeliste for batterimetaller — Ni, Co, Mn, Li
Batterikjemi — buffet. Vi designer fabrikker som Lego-klosser: vasking/HPAL eller kalkinering → MHP eller løsning → EW/krystallisering → sulfater/hydroksider. Alt — elektrisitet. Vann — i lukkede sløyfer. Reagenser — smarte.
Elektrisitet per tonn (omtrentlig, inkludert elektrifisert varme)
| Produkt | kWh per tonn produkt | Notater |
|---|---|---|
| Nikkelsulfat (fra lateritt via HPAL + EW) | ~3 800–10 200 | EW + e-damp HPAL; avhenger av sted og malm |
| Koboltsulfat | ~1 600–4 400 | EW + krystallisering |
| Mangansulfat | ~780–2 330 | Brenning/vasking elektrifisert; «polering» |
| Litiumhydroksid (fra spodumen) | ~3 700–8 300 | Elektriske kalkinatorer + krystallisatorer |
Grensene reflekterer malm-/lakekvalitet, prosesseringsandel og hvor aggressivt vi elektrifiserer varmen.
«Permanent DC-himmelens» belastninger
- Elektrolyserammer (EW) gir jevn DC → lett å buffre med akkumulering.
- Krystallisatorer og pumper summer høflig; vi forskyver tiden ved å lagre varme.
- Alt sitter i det samme solmikronettet som stål, kobber og glass (3–5 deler).
Og reagensene?
Vi standardiserer til ufarlige eller resirkulerbare reagenser (f.eks. ammoniakk-sløyfer, sulfat-systemer), samler damp og holder vann i lukkede sløyfer. «Avfall» blir naboenes innsatsfaktorer (f.eks. syre — til skylling, base — til nøytralisering).
Forhåndsberegnede fabrikk-scenarier
Aluminiumbyer (støperier)
| Kapasitet | Gjennomsnittlig apkrova | PV min | 12 t. lager | Notater |
|---|---|---|---|---|
| 500 kt/år | ~0.8–1.1 GW | ~4.1–5.6 GWp | ~9.6–13.2 GWh | Samsvarer med tallene i del 4 |
| 1.0 Mt/metus | ~1.6–2.2 GW | ~8.2–11.3 GWp | ~19–26 GWh | Inerte anoder reduserer nedre grense |
PV «min» basert på Gj.sn.(MW)×5.14 (5,5 PSH, 85 % effektivitet). Vi øker for å forsyne valsing og naboer.
Kobberkatodebyer
| Kapasitet | Gjennomsnittlig apkrova | PV min | 12 t. lager | Notater |
|---|---|---|---|---|
| 1.0 Mt/metus | ~280–450 MW | ~1.44–2.31 GWp | ~3.4–5.4 GWh | ER dominerer, veldig jevnt |
| 2.0 Mt/år | ~560–900 MW | ~2.9–4.6 GWp | ~6.8–10.8 GWh | Vi fyller på syrefabrikken, folielinjen |
Eksoterm smeltevarme — vi leder den til dampsystemer og naboer.
Batterimetaller — rask valg av bystørrelse
| Produkt | Fabrikkstørrelse | Gj.sn. elektrisk belastning | PV min | 12 t. lager | Notater |
|---|---|---|---|---|---|
| Nikkelsulfat | 100 kt/år | ~50–130 MW | ~260–670 MWp | ~0.6–1.6 GWh | HPAL + EW, elektrifisert varme |
| Koboltsulfat | 50 kt/år | ~9–25 MW | ~46–129 MWp | ~0.1–0.3 GWh | Ofte paret med Ni |
| Mangansulfat | 300 kt/år | ~30–80 MW | ~154–411 MWp | ~0.36–0.96 GWh | Forløpere til LMFP/NMC |
| Litiumhydroksid | 100 kt/år | ~50–100 MW | ~257–514 MWp | ~0.6–1.2 GWh | Elektrifisert spodumenvei |
Vi behandler varme som en elektrisk "leietaker" (E-kjeler, varmepumper). Tallene inkluderer elektrifiserte varmeekvivalenter.
Fotavtrykk, vann og naboer
Typiske fotavtrykk
- Aluminium 1 Mt/år: smelteverk + støperier ~60–100 ha; PV-felt 8–11 km² i nærheten
- Kobber 1 Mt/år: smelting/konvertering/ER ~30–60 ha; PV-felt 1,4–2,3 km²
- Batteriby: 20–60 ha per produkt; felles fasiliteter og laboratorier
Vann og luft
- Lukket syklus kjøling; regn fra solens «plener» — til prosessvann.
- Syrerom og scrubbere «pakker» SO₂ og HF inn i produkter, ikke i himmelen.
- Støy <85 dBA ved gjerdet; transportbånd dekket; bevisst kjedelig.
Våre gruver etterlater innsjøer (del 1). Våre smelteverk etterlater sollys. Den eneste «røyken» er morgensteam som vi mest sannsynlig slipper ut i vaskeriet.
Trykk for å åpne K&K
«Aluminium virker energikrevende — er det et problem?»
Det er en fordel. Aluminium er batteri i metallform: forhåndsforbrukt elektrisitet blir til et lett, rustfritt århundrekonstruksjon som resirkuleres med ~10 % energi. Med solcellefabrikken «trykker vi» først megawatt, så støper vi vinger.
«Hvordan holder dere kobber rent hvis smeltingen er «varm»?»
Smelting av sulfider er eksoterm — vi samler varmen, omdanner SO₂ til svovelsyre (verdifullt produkt), og driver alle hjelpesystemer med elektrisitet. ER-hallen — konstant DC-belastning, som elsker solen + akkumulering.
«Er batterimetallreagenser ikke «ondsinnede»?»
Vi velger sunn fornuft (sulfat-, ammoniakk-sløyfer), lukker dampveier, resirkulerer vann. Faste avfall er inert og brukes der det er mulig. Hvis reagensen ikke oppfører seg ordentlig — blir den ikke invitert.
«Kan slike småbyer leve ved siden av byer?»
Ja — nettopp den ideen. Elektriske drivverk, lukkede verksteder og lukkede kretser gjør «tungindustrien» stille. Del 1-sjøen — park etter fem år.
Videre: Megavaner og kraftverk — lastebiler som rullende batterier (del 7). Vi gjør logistikk til et energilager og får området til å ligne ballett.