Projektmenu

Einleitung

Der Sinterprozess stellt ein seit Jahrzehnten bewährtes Verfahren zur Agglomeration von Feinerzen und eisenhaltigen Recyclingstoffen dar. Die größte Herausforderung dabei ist eine möglichst kostengünstige und energieeffiziente Verarbeitung von Roh- und Reststoffen zu einem für die Roheisenerzeugung im Hochofen einsetzbaren Sinter.

Projekt 1.1 beschäftigt sich mit der Schadstoffbildung während des Sinterprozesses sowie dem Einsatz von Stäuben und Schlämmen im Sinterprozess und deren Auswirkungen auf die Abgaszusammensetzung. Hinsichtlich des Schadstoffeintrages ist es für die Rückführung von Abgas auf das Sinterband enorm wichtig, diese Auswirkungen genauestens zu kennen. Außerdem zeigten Untersuchungen aus der vergangenen K1-MET Förderperiode, dass die physikalische Qualität des Sinters sowie auch die Produktivität der Sinteranlage von der Kühlung des Sinters bzw. dem Abkühlverfahren abhängen. Die genauen Hintergründe und Zusammenhänge mit der Mineralogie des Sinters werden in diesem Projekt analysiert.

Ziele und Motivation

  • Die Kenntnis der Schadstoffbildungsmechanismen in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen am Sinterband
  • Eine Generierung von Strategien zur Kontrolle des Emissionsausstoßes während des Sinterprozesses
  • Der Zusammenhang Mineralogie - Petrographie - physikalische Materialeigenschaften bei der Sinterabkühlung
  • Eine Bewertung des Nutzens sowie die Konzeptentwicklung einer Rückführung der Sinterkühlerabluft auf das Sinterband

Vorgehensweise

Modellierungsaktivitäten werden angewandt zur Beschreibung der Interaktionen zwischen Gas und Feststoff während des Sintervorgangs für eine Quantifizierung der Bettdurchströmung. Die Informationen bezüglich der Bettpermeabilität besitzen einen entscheidenden Einfluss auf die Energiefreisetzung und die Schadstoffbildung in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen. Das erstellte Modell soll anhand von Laborversuchen sowie begleitenden Abgasmessungen an einer industriellen Sinteranlage evaluiert werden.

Des Weiteren werden im Labor Sinterexperimente an einer Sintertopfversuchsanlage durchgeführt. Derartige Versuche stellen eine erprobte und reproduzierbare Möglichkeit für die Bewertung des Sinterprozesses dar. Hier können unterschiedliche Betriebsbedingungen untersucht und hinsichtlich Abgasentstehung, sowie auch in gewissem Maße, in Bezug auf die Sinterqualität und die Produktivität bewertet werden. Zusätzlich wird ein Pelletstopf im Labormaßstab verwendet, welcher die Möglichkeit bietet, Fertigsinter zu erhitzen und auf unterschiedliche Arten abzukühlen.

Der Lehrstuhl für Geologie und Lagerstättenlehre der Montanuniversität Leoben verwendet das Programm VisuMet für mineralogische Untersuchungen von mikroskopischen Sinterschliffbildern. Dieses Softwarepaket detektiert die Mineralphasen Limonit, Hämatit und Magnetit sowie den Glasanteil in Eisenerzen. Die Zusammensetzung des Glases und die Porengröße beeinflussen möglicherweise die Festigkeit und die Reduzierbarkeit des Sinters. Die Bildverarbeitungssoftware liefert kostengünstig wichtige Informationen über die Reduktionseigenschaften des Sinters. Für eine weitere Bewertung der Sinterqualität werden an der Montanuniversität Leoben im Labor des Lehrstuhls für Eisen- und Stahlmetallurgie Sinterproben mittels genormter Methoden analysiert. Dabei werden die Kalttrommelfestigkeit, der RDI (Reduction Degradative Index d.h. der Sinterzerfallsgrad nach einer reduzierenden Behandlung) und die Reduzierbarkeit ermittelt. Zusätzlich soll die spezifische Oberfläche unter Anwendung der Brunauer-Emmett-Teller-Gasadsorptionsmethode) analysiert werden. Diese Qualitätsparameter sollen mit den petrographischen Untersuchungsergebnissen korreliert werden.

Die Gesamtheit von theoretischen Ansätzen, Modellierung und Simulation, Laborversuchen und Sintertopfversuchen, ergänzt mit Betriebsversuchen an der realen Anlage, stellt eine umfangreiche Betrachtung der Sinterprozessoptimierung dar.

Ergebnisse und Anwendung

Aus den Laborversuchen und Messkampagnen werden grundlegende Erkenntnisse zur Schadstoffbildung am Sinterband erwartet hinsichtlich des Einflusses wechselnder Betriebsbedingungen u.a. der Zusammensetzung der Sintermischung (z.B. Basizität, Brennstoffanteil) oder der Feuchtigkeit der Ansaugluft. Diese Informationen sollen in weiterer Folge verwendet werden, um Strategien zur Kontrolle bzw. Minimierung des Emissionsausstoßes zu generieren. Die Maßnahmen zielen auf eine Optimierung der Betriebsbedingungen ab und sollen letztendlich an einer großindustriellen Sinteranlage umgesetzt werden.

Die Ergebnisse aus Analysen mikroskopischer Sinterschliffbilder sollen Zusammenhänge zwischen der Mineralogie, der Petrographie sowie den physikalischen Eigenschaften des Sinters liefern. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden für die Prozessoptimierung der Sinterproduktion eingesetzt und dienen als Basis für die Bewertung der Einflüsse der Sinterabkühlbedingungen auf die Sinterqualität. Diesbezügliche Erkenntnisse können in die Prozessführung beim Kühlen einfließen und bei der Weiterentwicklung und Optimierung von Sinterkühlern richtungsweisend sein.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die Ergebnisse der mikroskopischen Sinteranalysen Korrelationen zwischen Mineralogie, Petrographie und physikalischen Sintereigenschaften liefern. Das gewonnene Wissen kann für die Weiterentwicklung des Sinterprozesses verwendet werden und dient als Basis für die Bewertung der Einflüsse der Sinterabkühlbedingungen auf die Sinterqualität. Diese Information kann für eine bessere Steuerung des Kühlprozessschrittes aufgebracht werden.

Außerdem sollen die Untersuchungen zeigen, ob es prozesstechnisch sinnvoll ist, die Kühlerabluft auf das Sinterband rückzuführen, ohne dabei negative Auswirkungen auf die Qualität oder den Prozess hervorzurufen. Dies könnte vor allem für Anlagen ohne Entstaubung der Sinterkühlerabluft eine wirtschaftlich günstige Variante der Abluftverwertung darstellen. Zusätzlich sollen die Forschungsergebnisse für eine Optimierung der Kühlung verwendet werden, um eine möglichst effiziente Sinterkühlung unter gleichzeitiger maximal möglicher Wärmerückgewinnung zu erreichen.