Die Reduzierung von Kohlendioxid (CO2)-Emissionen ist eine der Prioritäten der Stahlindustrie weltweit. Eine der schnellsten Optionen zur Dekarbonisierung ist die Umstellung der Stahlproduktion von konventionellen Konvertern auf Elektrolichtbogenöfen. Dazu gehören eine steigende Nachfrage nach Metallschrott und eine mögliche Verknappung eines so wertvollen Rohstoffs.
Železiarne Podbrezová (ŽP) betreibt seit vielen Jahrzehnten einen Stahlkreislauf, der auf Schrottrecycling durch Elektrolichtbogenöfen basiert. Um für alle möglichen Zukunftsszenarien gewappnet zu sein, hat das Unternehmen mit der Erprobung einer Alternative zu Schrott und Roheisen begonnen: Heißes brikettiertes Eisen (Hot Briquetted Iron (HBI)), eine verdichtete Form von direkt reduziertem Eisen (DRI).
DRI kann durch spezielle Technologien gewonnen werden, bei denen Eisenerz mit Erdgas oder Wasserstoff reduziert wird. Das Ergebnis ist eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen im Vergleich zur Produktion von Roheisen in Hochöfen.
„HBI-Briketts haben ähnliche chemische Zusammensetzung wie Roheisen. Gleichzeitig enthalten sie keine Spurenelemente, insbesondere kein Kupfer und Zinn. Der Einsatz von HBI reduziert somit den Gehalt an unerwünschten Elementen im Stahl“, erklärt Dipl.-Ing. Stanislav Turnňa, Stahlwerkstechnologe. „Die Briketts enthalten mehr als 80 % Eisen und können teilweise Stahlschrott ersetzen.“
Wie erfolgt das Schmelzen? „HBI-Material wird dem Stahlschrott beigemischt, der in einem Elektrolichtbogenofen eingeschmolzen wird. Mit zunehmendem HBI-Anteil verlängert sich die Schmelzzeit. Dies verbraucht mehr Strom, Sauerstoff und andere Rohstoffe. Die Produktionseigenschaften des EAF-Ofens mit hohem HBI-Wert unterscheiden sich aufgrund des höheren Oxid- und Kohlenstoffgehalts vom Stahlschrottverfahren. Wenn dem Ofen mehr HBI zugeführt würde, würde dies die Erstellung neuer Schmelzprogramme oder die Installation neuer Brennertypen und modifizierter Zusätze wie Kalk oder Dolomitkalk (Dolomit) erfordern.„
HBI als die Alternative vom Metallschrott
Im Februar haben wir HBI im Stahlwerk ŽP eingesetzt. Im Moment ist es nur ein Experiment: „HBI wurde im Jahre 2005 in unserem Stahlwerk getestet. Damals produzierten wir Spezialstahl für die Automobilindustrie“, erwähnte Herr Turňa und fügte hinzu, dass HBI seit 2011 nicht mehr verwendet wurde. Jetzt, nach über zehn Jahren, hat das Stahlwerk eine neue Testrunde mit HBI absolviert.
„Wir gehen davon aus, dass es in der Zukunft ein Problem mit der Verknappung von Stahlschrott geben könnte. Wie bereits erwähnt, müssen wir nach alternativen Lösungen suchen. Darüber hinaus setzen viele Stahlwerke aufgrund von Emissionen Hochöfen still, wodurch die Verfügbarkeit von Roheisen verringert wird. Dieser Rohstoff ist Teil der Beschickung des Elektrolichtbogenofens. Aus diesem Grund hat unser Unternehmen mit HBI mit der Probeproduktion von Stahl begonnen“, fügte er hinzu.
Komplexe Prozessoptimierung
Die Dynamik der Stahlindustrie in den kommenden Jahren ist ungewiss, aber mit dieser experimentellen Kampagne und anderen laufenden Forschungsaktivitäten versucht ŽP, für alle Umstände gerüstet zu sein, an der Spitze der technischen Entwicklung zu stehen, um effizient und wettbewerbsfähig zu bleiben unter allen Umständen.
Železiarne Podbrezová verfügt über einen Elektrolichtbogenofen, in dem HBI-Material verwendet werden kann. Die Mitarbeiter des Stahlwerks passten die technologischen Bedingungen für eine reibungslose Produktion an. Wir haben bereits erste Ergebnisse innovativer Verhüttung und werten diese nach und nach aus. „Wir haben 60 Schmelzen realisiert. Wir gingen systematisch von kleineren Losen zu höheren über. Nach und nach entdeckten wir Mängel, optimierten den Produktionsprozess und suchten nach einer Möglichkeit, das Schmelzen effizienter zu gestalten. Wir haben auch die Kosten verfolgt. Bis heute haben wir fast 400 Tonnen HBI-Material für Tests verwendet“, erklärte S. Turňa.
Auf die Frage, ob HBI in Zukunft Metallschrott vollständig ersetzen könne, antwortete der Technikchef: „Es gibt bereits Stahlwerke, die versuchen, mehr HBI in einzelne Chargen zu packen als Schrott selbst. Wir müssen uns aber darüber im Klaren sein, dass diese Art des Einschmelzens nicht die billigste ist und im Moment nicht daran gedacht wird, Metallschrott vollständig durch HBI-Material zu ersetzen.“
Die Aufnahme von HBI in die Produktion bedeutet auch für die Mitarbeiter selbst eine Umstellung. „Zusätzlich zu den Standard-Schmelzparametern überwachen sie, ob das HBI geschmolzen ist, ob keine Aufkleber an den Wänden oder auf dem Boden des Elektrolichtbogenofens vorhanden sind. Der gesamte Prozess ist ein Novum. Die meisten haben es zum ersten Mal getroffen“, sagte der Technologe und hob die Kollegen hervor, die den Fortschritt des Schmelzens während einzelner Schichten und Entwicklungstests überwachten.
Versuchsschmelzungen mit fünf, sieben und zehn Tonnen HBI-Material pro Charge wurden von unserer Eisenhütte durchgeführt. Technologen und Mitarbeiter des Stahlwerks bewerten sie nach und nach, notieren die Mängel und versuchen, die effektivste Variante zu finden, damit sie für unser gesamtes Unternehmen so vorteilhaft wie möglich ist.
Der Artikel wurde geschrieben von:
Luca Orefici
Umweltmanager @Pipex Italia
lorefici@pipex.it
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