Reduzierende Kalzinierung

In der Grundstoffindustrie werden für vielfältige Anwendungen anorganische Karbonate als Rohstoffe eingesetzt. Von besonderem Interesse ist national und international die metallurgische Gewinnung von Eisen. Die Veredelung von mechanisch aufbereitetem Eisenkarbonat beruht auf dem – sehr energieintensiven – Abstreifen von Kohlendioxid durch Einstellung thermodynamischer Bedingungen, die einen vollständigen Zerfall des Karbonates in das feste Oxid und die Freisetzung von gasförmigem Kohlendioxid ermöglichen. Führt man den Abstreifprozess für Kohlendioxid hingegen nicht unter oxidierenden sondern unter reduzierenden Bedingungen in Wasserstoffatmosphäre durch, wird das Kohlendioxid zu Methan reduziert und der ursprünglich endotherm ablaufende Vorgang in einen exothermen Vorgang überführt. In diesem ersten Prozessschritt wird der erneuerbare Energieträger Wasserstoff in Form von Methan gespeichert. Bei der anschließenden Reduktion des Eisenoxides/der Eisenoxide zu Metall im Hochofen fungiert das im ersten Prozessschritt gebildete Methan als Reduktionsmittel und Energieträger. Durch die Kombination von reduzierendem Kalzinieren des karbonatischen Eisenerzes mit der anschließenden Reduktion – wobei dieser zweite Schritt nicht zwingend erforderlich ist – wird im Vergleich zum klassischen Prozess nur ein Bruchteil an CO2 an die Atmosphäre abgegeben. Eine erste thermodynamische Beurteilung lässt den hier skizzierten Prozess vielversprechend erscheinen. Die technische Machbarkeit ist zum jetzigen Zeitpunkt jedoch nicht bewertbar. Diese soll im Zuge des Projektes evaluiert werden. Der Fokus liegt auf der Erarbeitung der reaktionstechnischen Grundlagen der reduzierenden Kalzinierung mit synthetischem Einsatzmaterial. Die aus den Untersuchungen abgeleiteten Erkenntnisse werden auf die reduzierende Kalzinierung von Eisenkarbonat vom Steirischen Erzberg übertragen und das Verfahren gegebenenfalls adaptiert und optimiert. Abschließend wird auf Basis der experimentellen Daten ein Gesamtkonzept erarbeitet und daraus ein Verbundprozess entwickelt.