What kinetic and thermodynamic characteristics are established in a melt of hydrogen-reduced iron ore pellets? The pellets contain self-fluxing slag components which upon melting form an initial slag. Refining capabilities of this slag, such as dephosphorization power, are investigated in a lab-scale vertical furnace. Understanding the initial slag and the reactions taking place when hydrogen-reduced iron ore pellets melt is important for future optimization of ingoing raw materials as well as industry scale process design. A sample of either crushed hydrogen-reduced iron ore pellets or a powder mixture representative of iron ore pellets in terms of composition was melted in a lab-scale vertical furnace. The sample was lowered into the argon atmosphere furnace which had a temperature of 1600°. The sample was kept inside a magnesia crucible with a molybdenum loosely-fitted lid. The purpose of the lid was to fix the oxygen partial pressure. The reduction degree of the pellets or corresponding powder mixture as well as the total melting times were varied. XRF and OES analysis were employed to find the composition of the slag and metal phases, respectively. SEM analysis was employed to investigate phases present in the slag. Comparison of melted iron ore pellets and corresponding powder mixture show that powder can be employed to represent reduced iron ore pellets accurately. It was found that reduction degree strongly impacts both phosphorus and vanadium distributions as well as the types of phases formed in the slag fraction. During melting, almost all of the Vanadium and most of the Phosphorus content goes to the slag fraction. At lower reduction degrees, dephosphorization is greater; however, the Phosphorus content in the steel is still quite high at 130 ppm or higher. Modification to the amount and/or composition of the self-fluxing slag is suggested to reach lower levels of phosphorus in the steel. / Vilka kinetiska och termodynamiska egenskaper skapas i en smälta av vätgasreducerade järnmalmspellets? Pellets innehåller självflussande slaggkomponenter som vid smältning bildar en initial slagg. Slaggens raffineringsförmåga, till exempel fosforreningsförmåga, undersöks i laboratorieskala. För framtida optimering av ingående råvaror såväl som industriellskalig processdesign är det viktigt att förstå den initiala slaggen samt de reaktioner som äger rum vid nedsmältning av vätgasreducerade järnmalmspellets. Ett prov av antingen krossade vätgasreducerade järnmalmspellets eller en pulverblandning som är representativ för järnmalmspellets med avseende på sammansättning smältes ned i en laboratorieskalig vertikal ugn. Ugnen hade en argonatmosfär och temperatur på 1600°C då provet sänktes ner i ugnen för smältning. En magnesiumoxiddegel med ett löst inpassat molybdenlock användes som behållare för provet under nedsmältningen. Syftet med locket var att kontrollera syrgaspartialtrycket. Reduktionsgraden av pellets eller motsvarande pulverblandning såväl som de totala smältningstiderna varierades. XRF och OES mätverktyg användes för att undersöka sammansättning av slagg- och metallfraktionerna. SEM analys användes för att identifiera närvarande faser i slaggfraktionen. Jämförelse av nedsmälta vätgasreducerade järnmalmspellets med motsvarande pulverblandning visar att de två är representativa av varandra till stor grad. Resultaten visar på att reduktionsgraden påverkar starkt både fosfor- och vanadinfördelningarna samt faserna som bildas i slaggfraktionen. Vid smältning går nästan all mängd vanadin och majoriteten av fosfor till slaggfraktionen. Vid lägre reduktionsgrader är fosforreningen bättre. Fosforhalten i stålet är relativt hög och har ett värde på 130 ppm eller högre för samtliga prover. Ändring av mängden och/eller sammansättning av den självflussande slaggen rekommenderas för att nå lägre nivåer av fosfor i stålet.

Luossavaara Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) är ett av Sveriges äldsta industriföretag som bedriver världens två största underjordsgruvor för järnmalmsbrytning och deras huvudprodukt är järnmalmspellets. Hög och stabil kvalitet är av stor vikt för LKAB, därav är kvalitetskontroll en av deras nyckelaktiviteter. För att fastställa kvaliteten på de produkter som levereras till företagets kunder görs en provtagning och analys av alla båtlaster som lämnar företagets hamnar. Provtagning sker löpande i samband med lastning, där flera primära prov tas ut i en provtagningsanläggning. De primära proven delas systematiskt ned i mindre mängder, blandas och genererar ett leveransprov. Leveransprovet används för att analysera lastens kemiska, metallurgiska och fysikaliska parametrar, där järnhalten ligger till grund för den specifika lastens slutpris. LKAB:s provtagningsanläggningar har designats enligt ISO 3082, där produktens kvalitetsvariation tillsammans med önskad provtagningsprecision ligger till grund för hur omfattande provtagningen bör vara. Om produktens kvalitetsvariation inte är känd ska den fastställas experimentellt med ISO 3084. Ett sådant försök har inte tidigare utförts av LKAB. I stället har företaget gjort egna antaganden kring kvalitetsvariation utifrån deras mångåriga erfarenhet av produkterna och ingenjörsmässiga bedömningar med utgångspunkt i historiska leveransdata. För att säkerställa att provtagningen sker i enlighet med ISO 3082 krävs en utvärdering av produkternas faktiska kvalitetsvariation. Utifrån produktens fastställda kvalitetsvariation kan därefter provtagningens befintliga precision bestämmas. Arbetet syftar till att besvara följande två frågeställningar:   1.    Hur stor är kvalitetsvariationen hos LKAB:s järnmalmspellets KPRS som lastas i Narviks hamn? 2.    Hur stor är precisionen vid provtagning i LKAB:s provtagningsanläggning Kai 7 i Narviks hamn? Försöket utförs på järnmalmspelletstyp KPRS med analyserna ISO 4700, ISO 11256, KTH 950, XRF, Fe HCl samt siktanalys. KPRS är en pellets avsedd för ståltillverkning med metoden direktreduktion. För de kvalitetsparametrar där variationens magnitud kan klassificeras i de ISO-standardiserade kategorierna liten, mellan eller stor, visar LKAB:s pellets på en liten variation. Variationen är till och med mycket liten och långt under klassifikationsgränserna. LKAB saknar interna krav för minsta accepterade precision vid provtagning, vilket inte gör det möjligt att bedöma den befintliga provtagningens duglighet. Som fortsatt arbete bör företaget därav fastställa interna krav på provtagningsprecision och även utvärdera befintlig precision för provberedning och mätning i enlighet med ISO 3085. / Luossavaara Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) is one of Sweden’s oldest industrial companies which operates the world’s two biggest iron ore underground mines, and their main product is iron ore pellets. High and stable quality is of high importance for LKAB, that is why quality control is one of their key activities. To determine the quality of the products delivered to their customers, sampling and analysis is conducted on all vessels leaving the company’s ports. Several primary samples are taken during the loading process by a sampling facility. The primary samples are systematically divided in smaller portions and mixed, called a shipment sample. The shipment sample is used to determine the lot’s chemical, metallurgical and physical quality characteristics and the iron content determines that specific lot’s price. The sampling facility and sampling scheme is designed according to the international standard ISO 3082. According to ISO 3082 the product’s quality variation together with desired sampling precision should determine the number of primary samples to be taken. If the quality variation is unknown, it should be determined in accordance with another standard: ISO 3084. A determination like this have not previously been made by LKAB. Instead, the company have made own assumptions about the quality variation based on their long experience of pellet production and historical delivery data. To reassure that the number of primary samples is collected in accordance with ISO 3082 an evaluation of the actual quality variation is needed. When the quality variation is determined, the current sampling precision can be defined. The master thesis aims to answer the two research questions:  1.    How big is the quality variation for LKAB: s iron ore pellets KPRS which are loaded at the port of Narvik? 2.    How good is the current sampling precision in Kai 7 at the port of Narvik? The attempt is made on iron ore pellet type KPRS with the analyzes ISO 4700, ISO 11256, KLH 950, XRF, Fe HCl and sieving. KPRS is a pellet made for steel manufacturing with the method direct reduction. For the quality characteristics where the variations’ magnitude can be classified into ISO 3082’s categories small, medium, or large, LKAB’s pellets turn out to have a small variation. The variation is actually very small and far below the standard’s classification limits. LKAB lack internal limits for sampling precision, which makes it impossible to determine the current sampling scheme’s capability. As future work, LKAB should therefore decide upon sampling precision limits. An evaluation of precision for sample preparation and measurement should also be made in accordance with ISO 3085.