HYFOR Fluidred Hot Bench Scale Plant

Im Zuge von unterschiedlichen vorangegangenen und laufenden Entwicklungsprojekten bei Primetals Technologies Austria GmbH (primetals.com), wurden grundlegende Erkenntnisse zur neuen HYFOR® (Hydrogen-based fine-ore reduction) Produktionsroute gewonnen. Diese setzte sich zum Ziel, den Einsatz von Primärenergie um 20% sowie den CO2- Ausstoß um bis zu 100% zu senken. Es handelt sich hierbei um eine wasserstoff- basierte Technologie als Alternative zur konventionellen Hochofenroute: Feineisenerz wird bei diesem Prozess direkt ohne weiteren Agglomerationsschritt, wie Pelletieren oder Sintern, in einem Wirbelschichtreaktor zu DRI (Direct Reduced Iron) reduziert. Dabei wird statt Kohle Wasserstoff zur Reduktion von Eisenerz eingesetzt, was zu einer erheblichen Senkung der CO2- Emissionen führt.

Weitere Verbesserungen entlang der Prozessroute (von der Aufbereitung des Erzes bis zum fertigen Produkt) reduzieren den Energiebedarf und CO2- Ausstoß noch zusätzlich:

• Wegfall der Eisenerzaufbereitung. Für konventionelle Produktionsrouten ist eine Agglomeration (z.B. Sintern, Pelletieren) als energieintensiver Aufbereitungsschritt notwendig. Dieser entfällt durch den direkten Einsatz des Feineisenerzes im Wirbelschichtprozess.

• Optimierte Wiederverwendung und Integration von regenerativem Wasserstoff im Gesamtprozess

• Anpassung der Energiesysteme an die Energiesysteme der Zukunft

Bei Erreichung dieser Ziele kann die Gesamtenergieeffizienz der Produktionsroute um 20% gesteigert werden (auf Basis des aktuellen Standes der Technik). Damit stellt das Projekt HYFOR®, aufbauend auf die Entwicklungsprojekte der eingesetzten Produktionsprozesse an sich, ein Kernelement im Entwicklungspfad für eine nachhaltige und energieeffiziente Eisen- und Stahlproduktion dar.

Nach vielversprechenden Kalt- und Heißversuchen im Labormaßstab wurde zur weiteren Untersuchung dieser neuen Prozesstechnologie sowie zur Verifizierung und Optimierung der erzielten Ergebnisse eine Pilotanlage am Standort der voestalpine Stahl Donawitz GmbH errichtet. Die geplanten Versuche sollen weitere Erkenntnisse über den Prozess geben und sind ein notwendiger Schritt in Richtung Scale-up hin zur industriellen Anlage.

Die Errichtung dieser kontinuierlichen Versuchsanlage war ein Folgeprojekt der von Primetals Technologies im Rahmen eines dreijährigen (2017-2019) von der FFG geförderten Forschungsprojektes durchgeführten Entwicklung einer neuen auf Wasserstoff und Feineisenerzen basierenden Direktreduktions- Technologie.

Ausgangssituation

Die energieintensive Produktion von Eisen und Stahl erfolgt weltweit großteils noch immer über die sogenannte Hochofenroute. Diese Produktionsroute weist jedoch einen prozessbedingt erhöhten Energieverbrauch im Vergleich zu neueren Technologien auf, sowie auch einen hohen CO2-Ausstoß durch den notwendigen Einsatz von Kohle. Eine Wende in Richtung schrittweiser Dekarbonisierung der Eisen- und Stahlproduktionstechnologien durch den vermehrten Einsatz von alternativen Verfahren, wie zum Beispiel die Direktreduktion, wird unumgänglich. Im Hinblick auf Klimawandel, CO2-Vermeidung und die Verschwendung von Primärressourcen war es notwendig, sich diesen Themen umfassend zu widmen und an dieser Stelle bereits in einem frühen Entwicklungsstadium der Prozesstechnologien intensiv Forschung und Entwicklung zu betreiben.