#B963289

HYFOR FLUIDRED Hot Bench Scale Plant

Im Zuge von diversen vorangegangenen und laufenden Entwicklungsprojekten 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 dabei um eine Wasserstoff-basierte Technologie als Alternative zur konventionellen Hochofenroute: Feineisenerz wird hier direkt von der Aufbereitung 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.
Weiterer Verbesserungen entlang der Prozessroute (von der Aufbereitung des Erzes bis zum fertigen Produkt) reduzieren den Energiebedarf und CO2-Ausstoß 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 in der Wirbelschicht.
• Optimierte Wiederverwendung und Integration von regenerativem Wasserstoff imGesamtprozess
• 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 Produktionsprozesse an sich, ein Kernelement im Entwicklungspfad für eine nachhaltige und energieeffiziente Eisen- und Stahl-produktion dar.
Nach vielversprechenden Kalt- und Heißversuchen im Labormaßstab wurde zur weiteren Untersuchung der Thematik 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 Feinerzen basierenden Direktreduktions-technologie.

Ausgangssituation

Die energieintensive Produktion von Eisen und Stahl erfolgt weltweit großteils noch immer über die sogenannte Hochofenroute. Dabei weist diese Route einen prozessbedingt erhöhten Energieverbrauch im Vergleich zu neueren Technologien auf, sowie auch einen hohen CO2-Ausstoß durch den Einsatz von Kohle. Eine Wende in Richtung schrittweiser Dekarbonisierung der Eisen- und Stahlerzeugungstechnologien 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.

Meilensteine

  1. Start Basic Engineering: 01/2019
  2. Durchführung der HAZOP:06/2019
  3. Start Detail Engineering: 09/2019
  4. Start Bestellungen & Fertigung Equipment: 10/2019
  5. Erteilung der Baubewilligung:11/2019
  6. Start Bau der Anlage: 04/2020
  7. Erteilung der Betriebsbewilligung: 10/2020
  8. Start der Kaltinbetriebnahme: 02/2021
  9. Start der Heißinbetriebnahme: 03/2021
  10. Behördliche Fertigstellungsanzeige: 07/2021

"Mit unserem neuen HYFOR Direktreduktionsverfahren schaffen wir durch Verwendung von Wasserstoff und günstigem Eisenerzkonzentrat die Möglichkeit kostengünstig und energieeffizient Eisen zu produzieren und leisten zusätzlich einen wesentlichen Beitrag zur zukünftigen CO2 neutralen Stahlproduktion."

– Hanspeter Ofner –

Ergebnisse

Nach vielversprechenden Kalt- und Heißversuchen im Labormaßstab wurde zur weiteren Untersuchung des Prozesses sowie zur Verifizierung der erzielten Labor-Ergebnisse eine HYFOR-Pilotanlage am Standort der voestalpine Stahl Donawitz GmbH errichtet. Die Versuche sollen eine tiefere Einsicht in den Prozess geben und sind ein weiterer notwendiger Schritt in Richtung Scale-up für eine industrielle Anlage. Dabei sollen insbesondere die Verwendbarkeit von verschiedenen Erzsorten im neuen HYFOR-Prozess getestet werden, sowie Kenndaten für die optimale Auslegung der nächsten Anlagengröße, einer kontinuierlichen industriellen Prototypenanlage, ermittelt werden. Ein weiteres wesentliches Ergebniss ist auch die Verifizierung der Laborergebnisse und damit die Schaffung des Voraussetzung für die Go-Decision zur Auslegung und dem Engineering einer industriellen HYFOR-Anlage mit einem industriellen Partner aus der Stahlindustrie zu schaffen.

Steckbrief