Stålindustrin är kraftigt energi och utsläppsintensiv och står för upp till cirka 7% av de globala 𝐶𝑂2-utsläppen. Den huvudsakliga utsläppskällan utgörs av masugnsprocessen där järnmalm reduceras till råjärn med hjälp av fossilt kol i den malmbaserade processvägen. Flera tidigare studier har visat att den mest effektiva metoden för att minska industrins utsläpp av 𝐶𝑂2 och därmed bidrag till klimatförändringar är att öka andelen skrot i kolfärskningsprocessen för att på så sätt minska behovet av råjärn.  Syftet med studien var att undersöka möjligheterna att minska stålindustrins utsläpp av 𝐶𝑂2 genom en ökad andel skrot i kolfärskningsprocessen. Rapporten delades upp i två delar, inledningsvis en litteraturstudie som ge en bild över vilka metoder som finns tillgängliga samt vilken potentiell effekt dessa har. Den andra delen baserades på analyser av produktionsdata från SSAB Oxelösund. Tillsammans med resultatet från litteraturstudien användes analyserna för att ta reda på hur mycket råstålets 𝐶𝑂2-avtryck skulle kunna minskas med användning av metoder relevanta för det specifika stålverkets förutsättningar, förbättringsområden och framtida planer.  Parametrarna som undersöktes utgjordes av effekt på skrotinsmältning samt övriga utmaningar och fördelar kopplat till industrins klimatpåverkan. Resultatet från litteraturstudien visade att det fanns ett flertal effektiva metoder för att öka skrotinsmältningskapaciteten i kolfärskningsprocessen och att dessa vid kombinerad användning har en addidativ effekt och har potential att höja skrotinsmältningen avsevärt. Effekten av dessa är dock till stor del beroende på utgångspunkt och produktionsspecifika förutsättningar och måste undersökas vidare genom exempelvis industriförsök.  Eftersom stålverket ställer om produktionen till 2026 kan inte några större investeringar för att minska utsläppen från den äldre produktionen anses vara motiverbar både gällande utsläpp av 𝐶𝑂2 och investeringskostnad. Analyserna av produktionsdata tillsammans med resultatet från litteraturstudierna visade att det fanns flera förbättringsområden och rimliga metoder för stålverket att öka sin skrotinsmältning med syfte att minska utsläppen av 𝐶𝑂2. Genom implementering av dessa metoder som skulle skrotinsmältningen kunna ökas med 2,3 % vilket skulle resultera i en relativ minskning av råstålets 𝐶𝑂2-avtryck med 2,8%.

With the urgency of cutting down CO2 emissions to reach climate neutrality by 2050, decarbonization of the steel industry is on the European Commission's agenda. Steelmaking accounts for 10 % of anthropogenic CO2 emissions and it is one of the most challenging sectors to decarbonize. A solution that could support this progressive shift is to put more trust into the electric arc furnace (EAF) process, which relies on steel scrap as the main feedstock, but currently it is only responsible for 40% of the EU steelmaking. The almost remaining percentage is taken by the blast furnace route. Multiple European blast furnaces are currently closing due to low demands, high competition on imports and extremely high energy prices for production due to the Russian invasion of Ukraine situation. This particular moment could the proper time for increasing the employment of the EAF process. Moreover, the latter could help to improve resource efficiency and circularity of steel scrap thanks to the usage of higher shares of it, creating a “closed loop” for the steel industry. The reality of using more steel scrap is not actually very far from where we are, however, this will not be easy to reach. In fact, to ensure that the steel scrap is recycled "infinite" times it must contain very low quantities of impurities, such as copper (Cu}, tin (Sn) and lead (Pb}. Most of the times, this does not happen. Thus scrap is diluted with virgin iron to disperse those unwanted elements. This practice leads to a gradual decline of steel scrap quality, which is not in accordance with what it has just stated above. To worsen this situation even more, forecast is predicting increasing quantities of Cu that will accumulate into the steel scrap streams, due to the expected rising electric vehicles production. The aim of the following thesis work is to set a model to design a potential sorting solution to provide a higher copper (the most annoying cause of concern) removal rate in steel scrap, considering the economic and environmental implications of its implementation in the industry. Nonetheless, the presence of even lead and tin will also be taken into account. Results showcases that it is possible to get better impurities removal compared to what it has been done in many EU steel scrapyards, with ballistic separation as an additional refining separation step. Moreover, it is also an economically convenient and easy implementable solution that would assure higher quality steel scrap downstream of the process and that would also bring substantial economic and environmental benefits. / Med det brådskande att minska CO2-utsläppen för att nå klimatneutralitet till 2050, står avkarbonisering av stålindustrin på EU-kommissionens agenda. Ståltillverkning står för 10 % av antropogena koldioxidutsläpp och det är en av de mest utmanande sektorerna att ta bort koldioxid. En lösning som skulle kunna stödja denna progressiva förändring är att sätta mer förtroende till den elektriska ljusbågsugnsprocessen (EAF), som är beroende av stålskrot som huvudråvara, men för närvarande är den bara ansvarig för 40 % av ståltillverkningen i EU. Den nästan återstående andelen tas av masugnsvägen. Flera europeiska masugnar stängs för närvarande på grund av låga krav, hög konkurrens på import och extremt höga energipriser för produktion på grund av den ryska invasionen av Ukraina. Just detta ögonblickkan vara fördelaktigt för att öka sysselsättningen av EAF-processen. Dessutom skulle det senare kunna bidra till att förbättra resurseffektiviteten och cirkulariteten för stålskrot tack vare användningen av högre andelar av det, vilket skapar en "sluten slinga" för stålindustrin. Verkligheten med att använda mer stålskrot är faktiskt inte särskilt långt ifrån där vi är, men detta kommer inte att vara lätt att nå. Faktum är att för att säkerställa att stålskrotet återvinns "oändliga" gånger måste det innehålla mycket små mängder föroreningar, såsom koppar (Cu), tenn (Sn) och bly (Pb). Oftast händer detta inte. Således späds skrot med jungfruligt järn för att skingra dessa oönskade element. Denna praxis leder till en gradvis försämring av stålskrotskvaliteten, vilket inte är i enlighet med vad den nyss har angett ovan. För att förvärra denna situation ännu mer, förutspår prognosen ökande mängder Cu som kommer att ackumuleras i stålskrotströmmarna, på grund av den förväntade ökande produktionen av elfordon. Syftet med följande examensarbete är att sätta en modell för att designa en potentiell sorteringslösning för att ge en högre kopparavskiljningshastighet (den mest irriterande orsaken till oro) i stålskrot, med tanke på de ekonomiska och miljömässiga konsekvenserna av dess implementering i industrin. Icke desto mindre kommer förekomsten av jämnt bly och tenn också att beaktas. Resultaten visar att det är möjligt att få bättre bortförsel av föroreningar jämfört med vad man har gjort på många stålskrotvarv i EU, med ballistisk separering som ett extra raffineringssteg. Dessutom är det också en ekonomiskt bekväm och lätt implementerbar lösning som skulle säkerställa högre kvalitet stålskrot nedströms om processen och som också skulle ge betydande ekonomiska och miljömässiga fördelar.

Today’s steelmaking industry is highly dependent on steel scrap supply. In order to reduce the greenhouse gas emissions (GHGs) deriving from the steel industry, it is of utmost importance to ensure that high percentages of steel scrap are recycled, reducing the reliance on the traditional ore-based steelmaking, which is significantly more environmentally impactful. To reach this goal, a better steel scrap quality has to be achieved during the sorting process. This thesis work aims to propose an optimized sorting process able to separate the stainless steel scrap from the carbon steel scrap, both obtained in the ferrous fraction after a magnetic separation. This improved sorting process would be able to sort different types of stainless steel scraps according to their alloying content, ensuring a better recovery of chromium, nickel and molybdenum for stainless steel production. This would lead to a considerable reduction of CO2 emissions for the stainless steel production. In addition, an economic benefit could be obtained from the optimized sorting process, obtaining steel scrap of higher quality and thus selling the scrap at higher price. In this thesis work, technological considerations are addressed in order to select the most suitable technology to reach significant improvements in alloy recoveries in steel scrap. An economic and environmental model is then used in order to showcase the possible economic and environmental impacts resulting from the implementation of the proposed optimized sorting process. The results obtained are encouraging, showing that this improved sorting would save high amounts of CO2 emissions deriving from raw materials extraction and production, and showing that good profits can be obtained from the selling of the different stainless steel scrap sorted. In the future, where an increased production of steel is expected, this process would be even more beneficial both for the economy and for the environment. / Dagens stål tillverkningsindustri är starkt beroende av utbudet av stålskrot. För att minska utsläppen av växthusgaser (GHG) från stålindustrin är det av yttersta vikt att säkerställa att höga andelar stålskrot återvinns, vilket minskar beroendet av den traditionella malmbaserade ståltillverkningen, som är betydligt mer miljöpåverkande. För att nå detta mål måste en bättre stålskrotskvalitet uppnås under sorteringsprocessen. Detta examensarbete syftar till att föreslå en optimerad sorteringsprocess som kan separera det rostfria stålskrotet från kolstålsskrotet, båda erhållna i järnfraktionen efter magnetisk separation. Denna förbättrade sorteringsprocess skulle kunna sortera olika typer av rostfritt stålskrot efter deras legeringsinnehåll, vilket säkerställer en bättre återvinning av krom, nickel och molybden för produktion av rostfritt stål. Detta skulle leda till en avsevärd minskning av CO2-utsläppen för produktionen av rostfritt stål. Dessutom skulle en ekonomisk fördel kunna erhållas från den optimerade sorteringsprocesser, att få stålskrot av högre kvalitet och därmed sälja skrotet till ett högre pris. I detta examensarbete behandlas tekniska överväganden för att välja den mest lämpliga tekniken för att uppnå betydande förbättringar av legeringsåtervinning av stålskrot.En ekonomisk och miljömässig modell används sedan för att visa upp de möjliga ekonomiska och miljömässiga effekterna av implementeringen av den föreslagna optimerade sorteringsprocessen. Resultaten som erhålls är uppmuntrande, och visar att denna förbättrade sortering skulle spara stora mängder CO2-utsläpp från råvaruutvinning och produktion, och visar att goda vinster kan erhållas från försäljning av olika sorterade rostfritt stålskrot. I framtiden, där en ökad produktion av stål förväntas, skulle denna process vara ännu mer fördelaktig både för ekonomin och för miljön.