{"id":1122,"date":"2020-06-09T15:23:58","date_gmt":"2020-06-09T13:23:58","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/iehk-aktuell\/?p=1122"},"modified":"2020-06-09T15:23:58","modified_gmt":"2020-06-09T13:23:58","slug":"rohstoffe-und-eisenmetallurgie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/iehk-aktuell\/2020\/06\/09\/rohstoffe-und-eisenmetallurgie\/","title":{"rendered":"Rohstoffe und Eisenmetallurgie"},"content":{"rendered":"

\"\"Die j\u00e4hrliche weltweite Eisenproduktion von ca. 1,7 Mrd. Tonnen wird voraussichtlich weiter steigen, da Stahl dessen Herstellung im Schnitt 98 % Eisen ben\u00f6tigt, das Konstruktionsmaterial Nr.\u00a01 ist und bleibt. Die Herausforderungen an die Stahlmetallurgie zur nachhaltigen Massenherstellung von hochwertigen Stahlwerkstoffen sind hoch. Gleichzeitig verst\u00e4rken politischen Beschl\u00fcsse zum Ausstieg aus der Kohlef\u00f6rderung in Deutschland den Druck zur Abkehr von der Steinkohlebasierten Eisenerzverh\u00fcttung. Deshalb liegen die Schwerpunkte der Forschung der Arbeitsgruppe Rohstoffe und Eisenmetallurgie auf neuartigen Rohstoffen f\u00fcr die Eisenherstellung, wie selbst- und vorreduzierende Eisentr\u00e4ger, erneuerbare, fossile und organische Abf\u00e4lle, metallurgische Abgase sowie die Nutzung von Wasserstoff. Ebenfalls im Fokus steht die Entwicklung hocheffizienter Prozesse, welche den Einsatz gro\u00dfer Mengen an Feinerzen, wie Magnetitkonzentrat und Filterst\u00e4uben erm\u00f6glichen.<\/p>\n

In diesem Zusammenhang wird mit drei Industriepartnern die Auswirkungen eines erh\u00f6hten Anteils von ultrafeinen Eisenerzen in der Sintermischung (bis zu 80 % an Eisenerztr\u00e4gern mit Korngr\u00f6\u00dfen <\u00a00,1\u00a0mm) erforscht. Dabei wurden Ultrafeinerze ohne Voragglomeration nach intensiver Mischung eingesetzt. Sinterpfannenversuche zeigten, dass abnehmende Produktivit\u00e4t und ansteigender Brennstoffverbrauch durch den Einsatz von bis zu 40\u00a0% Feinsterzen durch einen mineralischen Binder kompensiert werden kann. Zudem konnte in anschlie\u00dfenden Reduktionsversuchen kein messbarer Einfluss des Ultrafeinanteils und des Binders auf die Reduzierbarkeit des Sinters feststellt werden. Eine mathematische Modellierung des Sinterprozesses mittels COMSOL Multiphysics\u00ae steht im Vordergrund des Folgeprojektes Optimus<\/em>. In diesem soll unter anderem die Phasenbildung w\u00e4hrend des Sinterprozesses beschrieben werden.<\/p>\n

Im Rahmen des RFCS-Projektes CHARFOCO wurde das Verhalten von Reduktionsmitteln im Hochofen untersucht. Dazu wurden teilweise unverbrannte, in die Wirbelzone eingeblasene, Kohlepartikel (sog. Char) analysiert. Im Fokus standen die Charakterisierung ihrer Eigenschaften und ihr Verhalten sowie die Interaktion von Char mit Koks und M\u00f6ller au\u00dferhalb der Wirbelzone. Im Rahmen des laufenden RFCS-Folgeprojektes SPARERIB werden weiterf\u00fchrende Untersuchungen zur Interaktion von Char mit fl\u00fcssigen Phasen durchgef\u00fchrt, die Ph\u00e4nomene in der Wirbelzone und im Schacht an industriellen Hoch\u00f6fen durch den Einsatz von speziellen Messmethoden und Probenahmen erforscht sowie die konkurrierende Umsetzung von Char, Koksfines und Ru\u00df ermittelt. Im Vordergrund steht hierbei die Untersuchung der Wechselwirkung der kohlenstoffhaltigen Materialien auf Koks und Schlacke.<\/p>\n

Die kohlenstoffbasierten Feinpartikel (Char, Koksfines, Ru\u00df), die durch sekund\u00e4re Reaktionen au\u00dferhalb der Wirbelzone nicht umgesetzt werden, werden mit dem Gichtstaub ausgetragen. Eine Online-Differenzierung dieser Kohlenstoffphasen soll es erm\u00f6glichen, den Hochofenprozess effizienter zu steuern. Im Rahmen dieses Projektes sollen die im Gichtstaub enthaltenen Informationen \u201edekodiert\u201c werden, um eine verbesserte Prozessf\u00fchrung zu erm\u00f6glichen. Dazu geh\u00f6rt u.a. der Einsatz von Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), um eine quantitative in-situ Analyse zu erm\u00f6glichen und ferner die Entwicklung einer Online-Analyse der Gichtstaubzusammensetzung.<\/p>\n

Weiterhin geh\u00f6rt der Biomasseeinsatz in der Verh\u00fcttung zu den Schl\u00fcsselbereichen unserer Forschung und ersetzt fossile durch nachwachsende Kohlenstoffe. Um die wirtschaftliche Effizienz des Biomasseeinsatzes beim Einblasen in den Hochofen zu verbessern, besch\u00e4ftigen wir uns mit Aspekten wie der Optimierung der Holzkohle-Korngr\u00f6\u00dfe und dem Einsatz von weiteren Pyrolyseprodukten. Laboreinblasversuche ergaben beispielsweise, dass eine hohe Umsetzung beim Einblasen durch gr\u00f6beres Mahlen der Holzkohle im Vergleich zur Kohle erreicht werden kann. Gasf\u00f6rmige Pyrolyseprodukte, die einen hohen Anteil an Reduktionskomponenten wie CO, H2<\/sub>, CH4<\/sub> besitzen, k\u00f6nnen als synthetische Reduktionsmittel zum Einblasen in den Hochofen verwendet werden. Eine kombinierte Injektion von festen und gasf\u00f6rmigen Pyrolyseprodukten erh\u00f6ht somit die Gesamteffizienz des Biomasseeinblasens.<\/p>\n

Mit seiner Forschung zum Kohleausstieg begleitet und unterst\u00fctzt die Arbeitsgruppe des IEHK verst\u00e4rkt die Transformation der Eisen- und Stahlindustrie zum gro\u00dftechnischen Einsatz von Wasserstoff als Reduktionsmittel und Energietr\u00e4ger. Dazu wurde gemeinsam mit der Montanuniversit\u00e4t Leoben und dem VDEh eine Studie erstellt, welche umfangreiche Informationen zur Herstellung von Wasserstoff sowie zur Kinetik und Thermodynamik der Wasserstoffdirektreduktion beinhaltet.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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