Nachhaltiger Stahl aus Australien und Deutschland

Ein Forschungsprojekt zur Direktreduktion von Feinerzen im Drehrohrofen mit Wasserstoff verspricht die CO2 - Emissionen in der Stahlproduktion deutlich zu reduzieren.

Rund 7 % der weltweiten anthropogenen CO2-Emissionen entstehen bei der Eisenverhüttung aufgrund des Einsatzes von fossilem Kohlenstoff als Energieträger und Reduktionsmittel. Eine Substitution des Reduktionsmittels Kohlenstoff durch Wasserstoff ist möglich. Derzeit wird dieses Verfahren im industriellen Maßstab u.a. bei der Salzgitter AG im Rahmen des Salcos-Projekts untersucht. Die bisher etablierten Direktreduktionstechnologien (z.B. Energiron-ZR, Midrex) sind auf stückige Eisenträger angewiesen. Die Aufbereitung und Pelletierung von Eisenträgern ist in den Erzeugerländern mit erheblichem Aufwand und hohen Emissionen verbunden. Zudem führt die Stückigkeit der Pellets zu Einschränkungen im Stofftransport, wodurch die Reduktion des Eisenoxidpellets verlangsamt und begrenzt wird.

Direktreduktion im Drehrohrofen mit Wasserstoff

Als alternative Route zu den etablierten Direktreduktionstechnologien bietet sich die Möglichkeit, Feinerze direkt im Drehrohrofen mit Wasserstoff zu reduzieren und anschließend für die weitere Verarbeitung zu kompaktieren. Durch den Verzicht auf die aufwendige Pelletierung und Trocknung können die Emissionen zusätzlich reduziert werden. Zudem steigert die erhöhte Kontaktfläche zwischen dem festen Eisenoxid und dem gasförmigen Wasserstoff die Effizienz des Prozesses erheblich.

Entwicklung der Prozessschritte

Der australische Bergbaukonzern Fortescue besitzt zahlreiche Eisenerzvorkommen mit variabler Zusammensetzung. Bei der Aufbereitung zu hochwertigen, stückigen Vorprodukten fallen große Mengen minderwertiger Feinerze an, die derzeit nicht genutzt werden können.
Im Rahmen des Projekts soll für hochwertige Erze ebenso wie für minderwertige Feinerze, die Direktreduktion mit Wasserstoff im Drehrohrofen zu grünem Eisen entwickelt und optimiert werden. Auf Grundlage von Laborversuchen wird die Aufkonzentrierung verschiedener Erzqualitäten mit Eisengehalten zwischen 55 % und 70 % in der bestehenden Pilotanlage demonstriert.
Ziel des Projekts ist es, Konzepte für großtechnische Anlagen und Logistik zu entwickeln, die eine industrielle Umsetzung der Projektidee ermöglichen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Etablierung eines effizienten Energie- und Rohstoffhandels zwischen Australien und Deutschland.
Das AMR der RWTH Aachen konzentriert sich auf die Probenanalyse sowie die Entwicklung verfahrenstechnischer Prozessschritte zur Aufbereitung von Eisenerzen. Im Rahmen des Projekts wird eine nachhaltige, energieeffiziente und weitestgehend trockene Methode zur Aufbereitung der Eisenerze erforscht, um die anschließende grüne Wasserstoff-Reduktion zur Herstellung von hochwertigem Roheisen zu ermöglichen.
Gefördert wird das Projekt durch das BMWK.
Quelle: RWTH Aachen