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ENProjekt 2.2
Domestic ore for green steel
Einleitung
Um eine CO2-arme Stahlproduktion mit heimischem Siderit-Erz (FeCO3) zu ermöglichen, ist ein neuer Weg mit Wasserstoff als Reduktionsmittel erforderlich. Im Rahmen des laufenden Projekts wird eine innovative Prozesskette untersucht. Sie befasst sich mit den Schritten Kalzinierung und Reduktion von Siderit in einer Wirbelschicht zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen (DRI). Danach folgt eine Mineralaufbereitung zur Vermahlung und Magnetabscheidung. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das native Siderit-Erz grundsätzlich mit Wasserstoff in einer Wirbelschicht zu feinkörnigem DRI reduziert werden kann. Aufbereitungsversuche mit einer Vermahlung und nassbasierten Schwachfeldmagnetabscheidung ergaben eine Anreicherung des Eisengehaltes.
Über das Verhalten des erzeugten DRI (als feinkörniges oder agglomeriertes Material) in nachgeschalteten Stahlerzeugungsprozessen in einem Elektrolichtbogenofen (EAF) liegen jedoch nur wenige Erkenntnisse vor.
Ziele und Motivation
- Eine CO2-arme Stahlproduktion mit heimischem Siderit-Erz (FeCO3)
- Untersuchung einer innovativen Prozesskette (Kalzinierung und Reduktion von Siderit, gefolgt von einer Mineralaufbereitung und Magnetabscheidung)
- Scale-up der Prozessroute in den Pilotmaßstab (Chargengröße zwischen 400 und 800 kg)
- Erlangen von umfassenderen Kenntnissen über das Ausmaß der Eisenabscheidung
- Bestimmung des Einflusses der Sideritkorngröße auf das Fluidisierungsverhalten und die Reduktionsleistung
Vorgehensweise
- Prozessdesign (Blockdiagramm) des EAF-Stahlerzeugungsprozesses mit DRI aus der wasserstoffbasierten Direktreduktion von Siderit-Erz mit den erforderlichen mineralischen Vor- und Nachbehandlungsschritten, der Erzkalzinierung, der Wirbelschichtreduktion und der Agglomeration von feinkörnigem DRI
- Berechnung von Massen- und Energiebilanzen für verschiedene Prozessoptionen zur Ermittlung der Verbrauchswerte für Energien (Wasserstoff), Rohstoffe (Eisenerz, Additive) und andere Verbrauchsstoffe
- Untersuchung von Aufbereitungsmethoden wie Mahlen, Sieben, Magnetabscheidung und Agglomeration von rohem und kalziniertem Siderit-Erz sowie von fertigem DRI
- Untersuchung der wasserstoffbasierten Reduktion von aufbereitetem Siderit-Erz in einem Wirbelschichtreaktor zur Herstellung von feinkörnigem DRI
- Qualitätsbewertung des vorverarbeiteten Siderit-Erzes sowie des DRI-Endprodukts durch physikalische, chemische und morphologische Analysen mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Ergebnisse und Anwendung
Das Projekt umfasst die Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Durchführbarkeit verschiedener Prozessrouten für die Stahlerzeugung in einem Elektrolichtbogenofen (EAF) mit direkt reduziertem Eisen (DRI), das aus aufbereitetem Siderit-Erz im Wirbelschichtreduktionsverfahren hergestellt wird.
Die Qualitätsanforderungen an das aufbereitete Siderit-Erz (chemische Zusammensetzung, Korngröße) und das DRI nach der Wirbelschichtreduktion (Reduktionsgrad, Gangart-Zusammensetzung und -Gehalt) werden festgelegt.
Die Zielzusammensetzungen der Gangartkomponenten im Erz und im DRI werden bestimmt, um eine optimale Schlackenbildung im Elektrolichtbogenofen zu erreichen.
Die erforderliche Korngröße des DRI wird quantifiziert, um eine optimale Anreicherung von Eisen im feinkörnigen DRI zu gewährleisten.
Ein tieferes Verständnis wird über den Einfluss der Korngröße des aufbereiteten und kalzinierten Erzes und anderer Parameter auf die Reduktion im Wirbelschichtreaktor erlangt.
