Regular Article

Case study of industrial symbiosis for improved residual material utilisation in the steel industry

Étude de cas sur la symbiose industrielle pour une utilisation améliorée des matériaux résiduels dans l’industrie sidérurgique

¹ Swerim AB, Luleå, Sweden
² Höganäs Sweden AB, Höganäs, Sweden
³ SSAB Merox AB, Oxelösund, Sweden
⁴ Boliden Mineral AB, Skelleftehamn, Sweden
⁵ Jernkontoret, Stockholm, Sweden

^* e-mail: katarina.lundkvist@swerim.se

Received: 23 August 2019
Accepted: 13 January 2020

Abstract

Steel production is a material and energy intensive industry which, in addition to steel products, generates residual materials such as metallurgical slag, dust and sludge. These residual materials are recycled and used to a great extent as well in-house as for external purposes. Even so, some materials are currently landfilled due to difficulties in finding use or recycling possibilities. This applies, for example, to zinc-containing sludge and dust from ore-based steel production and certain iron-rich, lime and carbon-containing materials from scrap-based steel production. A case study has been performed with the aim to develop a methodology for evaluating industrial symbiosis possibilities in regard to increased material efficiency in steel production systems. The methodology is based on system analysis of steel production routes in combination with economical assessment of hypothetical business concepts by using residual materials from one industry as secondary raw materials in another. The paper presents case study results and indicates how this methodology could be applied to maximise the residual materials utilisation. By the methodology discussed and with a circular-economic perspective, it is shown that high economic potential for one material could be used to increase the utilisation of other materials with lower economic potential.

Résumé

La production d’acier est une industrie à forte intensité de matériaux et d’énergie qui, en plus des produits en acier, génère des matières résiduelles telles que les scories, les poussières et les boues métallurgiques. Ces matières résiduelles sont recyclées et utilisées dans une large mesure tant en interne qu’à des fins externes. Néanmoins, certains matériaux sont actuellement mis en décharge en raison de difficultés à trouver des possibilités d’utilisation ou de recyclage. Cela concerne, par exemple, les boues et poussières contenant du zinc provenant de la production d’acier à base de minerai et certains matériaux riches en fer, contenant de la chaux et du carbone provenant de la production d’acier à partir de ferraille. Une étude de cas a été réalisée dans le but de développer une méthodologie pour évaluer les possibilités de symbiose industrielle en ce qui concerne l’augmentation de l’efficacité des matériaux dans les systèmes de production d’acier. La méthodologie repose sur une analyse système des filières de production d’acier, associée à une évaluation économique de concepts commerciaux hypothétiques en utilisant des matières résiduelles d’une industrie comme matières premières secondaires dans une autre. Ce document présente les résultats des études de cas et indique comment cette méthodologie pourrait être appliquée pour maximiser l’utilisation des matières résiduelles. La méthodologie discutée et une perspective économique circulaire montre qu’un potentiel économique élevé pour un matériau pourrait être utilisé pour accroître l’utilisation d’autres matériaux présentant un potentiel économique inférieur.