Projektmenu

Einleitung

Aufgrund des stark ansteigenden CO2-Gehaltes in der Atmosphäre und der damit verbundenen Erwärmung des Klimas sind neue Technologien bei Energie und CO2-intensiven Prozessen unumgänglich. Daher steigt auch der Druck auf die stahlerzeugende Industrie mehr in Richtung Energie- und Rohstoffeffizienz sowie im Bereich des Umweltschutzes zu unternehmen.

Die FluidRed-Technologie baut auf diese Rahmenbedingungen auf. Mittels der Anwendung der wasserstoffbasierten Reduktion in einem Wirbelschichtreaktor soll eine deutliche Senkung des Energie- und Rohstoffverbrauches sowie der damit verbundenen CO2-Emissionen erzielt werden.

Ziele und Motivation

  • Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsgas – auf Basis von erneuerbaren Energien (CO2 freie Eisenerzeugung) oder Erdgas
  • Direkter Einsatz jeglicher Erze in Form von Eisenerzkonzentrat – Agglomerationsschritt entfällt (ermöglicht niedrige Betriebskosten)
  • Hohe Oxidausnützung aufgrund von Trockenentstaubung und Rezyklieren des Oxidstaubes
  • Hohe Reduktionsrate bei niedrigen Temperaturen und Drücken aufgrund der großen Partikeloberfläche

 

Vorgehensweise

Die FluidRed-Technologie entwickelte sich auf Basis früherer Forschungstätigkeiten und Erfahrungen im Bereich der Reduktionsmetallurgie.

Im Rahmen von Versuchsreihen im Labormaßstab wird das Verhalten unterschiedlicher Eisenerzkonzentrate in Bezug auf dessen Fluidisierungs- und Reduktionseigenschaften mit Wasserstoff in der Wirbelschicht untersucht. Aus dem daraus erlangten Know-how über die wasserstoffbasierte Reduktion in einem Wirbelschichtreaktor erfolgt die Erstellung eines Simulations-Modells sowie die Auslegung einer Hot Bench Scale.

Anhand der Hot Bench Scale soll der Prozess an sich bestätigt und die Einflussparameter bei der Reduktion von Eisenerzkonzentrat durch Wasserstoff in der Wirbelschicht aufgezeigt werden. Für die weitere Verwendung des Produktes aus dem Reduktionsprozess – also die Verarbeitung des erzeugten ultrafeinen HDRI, Hot Direct Reduced Iron – wird sowohl eine Brikettierung als auch eine direkte Ankopplung an einen EAF, Electric Arc Furnace, geplant.

Hierfür ist zunächst eine Evaluierung eines geeigneten Brikettierungsprozesses bzw. eines passenden Transport- und Chargier-Systems in einen EAF erforderlich. Nach der Festlegung eines geeigneten Brikettierungsverfahrens, soll dieses entsprechend berechnet und ausgelegt werden, anschließend folgen Versuchsreihen.

Bei dem zweiten Verarbeitungsweg von ultrafeinen HDRI findet die Einschmelzung nach der Reduktion in einem EAF statt. Neben der auszulegenden Kopplung beider Prozesse liegt der Fokus auf den Versuchskampagnen, um das Einschmelzverhalten des ultrafeinen HDRI zu untersuchen.

Aus den erlangten Kenntnissen der Versuchskampagnen an der Hot Bench Scale als auch der Brikettierungs- und Einschmelzversuche gilt es abschließend eine Großanlage auszulegen. Dabei sind neben dem Wirbelschichtreaktor auch alle weiteren Anlagenkomponenten, wie etwa die Gasaufbereitung oder die Vorwärmung des Erzes, auszulegen und untereinander abzustimmen.

Ergebnisse und Anwendung

Das Hauptaugenmerkt des Projektes liegt in der Errichtung und in dem Betrieb der Hot Bench Scale, in der eine direkte Verarbeitung der Eisenerzkonzentrate durch Wasserstoff zu HDRI stattfinden kann. Mit Hilfe dieser Versuchsanlage soll die FluidRed-Technologie bestätigt und eine Basis für die Auslegung einer Großanlage aufgebaut werden. Zudem soll die Hot Bench Scale die zu erwartende Effizienz des Prozesses und der Produktqualität des HDRI verifizieren.

Ein weiteres Resultat sind die zwei Konzepte für die Verarbeitung des produzierten HDRI, die Brikettierung und die Einschmelzung im EAF.