Fragenkatalog Kapitel 3

Question 1

Was bedeutet ,,Direktreduktion”?

Answer 1

Unter Direktreduktion versteht man den Abbau des Sauerstoffes aus dem Eisenerz unter Vermeidung des schmelzflüssigen Zustandes

Question 2

Was ist ,,DRI”, ,,HBI” und ,,CBI”?

Answer 2

DRI ist Direct Reduced Iron = Eisenschwamm; HBI ist Hot Briquetted lron = Eisenschwamm heißbrikettiert; und CBI ist Cold Briquetted lron = Eisenschwamm kaltbrikettiert.

Question 3

Wie hoch ist die weltweite Stahlproduktion durch Direktreduktionsverfahren im Vergleich zur gesamten Weltstahlproduktion?

Answer 3

ca. 5 %

Question 4

Warum muss heißes DRI nach der Reduktion behandelt werden?

Answer 4

Um die Rückoxidation zu vermeiden

Question 5

Mit welchen Maßnahmen kann DRI vor Rückoxidation geschützt werden?

Answer 5

Dem kann durch eine Passivierung des DRIs vor dem Transport begegnet werden. Es gibt drei Wege zur Passivierung:
a) Verringerung der spezifischen Oberfläche durch Verdichten) -> HBI, CBI
b) Verhindern des Kontaktes zwischen Eisenschwamm und oxidierenden Medien (Luft, Wasser) durch Kohlenstoff auf der Oberfläche (Einstäuben)
c) Transport unter Stickstoffgas (O2-frei)

Question 6

Beschreiben Sie die Direktreduktion anhand des Midrex-Schachtofenverfahrens !

Answer 6

Im Midrexverfahren werden Eisenerz und Pellets im Gegenstromprinzip reduziert. Die Reaktionstemperatur beträgt ca. 800 - 900 °C. Im unteren Teil wird das so reduzierte Erz abgekühlt. Das Reduktionsgas wird mit Hilfe von Reformern aus Erdgas gewonnen.

Question 7

Welche Reduktionsmaterialien werden im Midrex-Prozess genutzt?

Answer 7

Im Midrex-Prozess wird Erdgas als Reduktionsmittel genutzt. Nach der Gasaufbereitung im Reformator stehen CO und H2 für die Reduktion zur Verfügung

Question 8

Wie wird das Reduktionsgas hergestellt?

Answer 8

Reduktionsgas wird aus gasförmigen, flüssigen und festen Rohstoffen hergestellt: Erdgas (CH4), Öle, Kohle, Biomasse, Kunststoffe. Im Midrex-Verfahren wird das Reduktionsgas in einem Reformer (Umformer) durch Cracking von Erdgas hergestellt

Question 9

Was bedeuten ,,Sticking” und ,,Plating”?

Answer 9

Sticking ist die Agglomeration der Erze untereinander. Das katastrophale Sticking tritt während der Reduktion von Eisenerzen auf, wenn sich Eisennadeln miteinander verhaken.
Plating ist das Anbacken des frisch reduzierten Eisens an der Wand des Reaktors

Question 10

Nennen Sie andere Typen von Aggregaten, die zur Direktreduktioneingesetzt werden

Answer 10

Iron carbide
oder

HyL III, SL/RN, Fior, Finmet, Circored, Circofer, Inmetco,Fastmet, Sidcomet, IDI, Redsmelt, Dryiron, ITmk3, Primus

Question 11

Welche sind die Vor- und Nachteile von Direktreduktionsverfahren verglichen mit dem Hochofenprozess (wirtschaftlich, technologisch, in Hinsicht der Rohstoffe, Produktionskapazität)?

Answer 11

Wirtschaftlich:
+ geringere Investitionskosten
- geringere Produktionskapazitäten

Technologisch:
+Einsatz von Fein- und Ultrafeinerzen
+ Einsatz von Kohle/Erdgas (Direktreduktion)
-> keine Verkokung notwendig
-> geringe Co2-Emission
- Einschmelzaggregat notwendig

Question 12

Was sind selbstreduzierende Briketts bzw. Pellets?

Answer 12

Selbstreduzierende Briketts oder Pellets sind Grünpellets oder Briketts mit eingebundenem Kohlenstoff mit hoher Reduktionsgeschwindigkeit

Question 13

Was ist ,,Schmelzreduktion”?

Answer 13

Mit dem Begriff Schmelzreduktion wird die Erzeugung von flüssigem Eisen auf Eisenerzbasis ohne Koksbedarf verbunden

Question 14

Was ist das Produkt des Schmelzreduktionsprozesses?

Answer 14

flüssiges Roheisen

Question 15

Welche sind die Vor- und Nachteile von Schmelzreduktionsverfahren verglichen mit dem Hochofenprozess (wirtschaftlich, technologisch, in Hinsicht der Rohstoffe, Produktionskapazität)?

Answer 15

Wirtschaftlich:
+ geringere Investitionskosten
- geringere Produktionskapazitäten

Technologisch:
+ Einsatz von Fein- und Ultrafeinerzen
+ Einsatz von Kohle/Erdgas
-> keine Verkokung notwendig
-> geringe Co2-Emission

Question 16

Beschreiben Sie die Schmelzreduktion anhand des Corex-Verfahrens

Answer 16

Das Verfahren besteht aus zwei Schritten: Direktreduktionsstufe im Schachtofen oder Fluidatbett und Einschmelzvergaser. In der Direktreduktionsstufe wird das Eisenerz unter Zuhilfenahme der im Einschmelzvergaser erzeugten Gase vorreduziert. lm unteren Teil (Einschmelzvergaser) wird Kohle auf einem Bett unterstöchiometrisch vergast; die dabei entstehende Energie wird zum Aufschmelzen des Eisenerzes verwendet; die stöchiometrisch überschüssige Kohle dient der Aufkohlung (Schmelzpunkterniedrigung) des Eisenerzes und Roheisenschmelze.

Question 17

Beschreiben Sie andere Schmelzreduktionsverfahren neben dem Corex-Verfahren

Answer 17

Lichtbogenofen

HISmelt-Verfahren
Das zweistufige HlSmelt-Verfahren (High Intensity Smelting) ist ein aus Deutschland stammendes und in Australien entwickeltes Schmelzreduktionsverfahren. Dabei wird Eisenerz mit Hilfe einer zirkulierenden Wirbelschicht (ZWS) mit Kohle vorreduziert und anschließend über einen Zyklon in den HlSmelt-Schmelzvergaser des Reduktionsofens eingeblasen. In der ,,Zirkulierenden Wirbelschicht” werden Reduktionsgrade von bis zu 85 % bei einer Verweilzeit von l0 -30 Minuten erreicht. Das vorreduzierte Erz wird anschließend mit einer Temperatur von 800 °C pneumatisch in den Reaktor eingeblasen. Die Weiterentwicklung des HlSmelt-Prozesses mit einer Vorreduktionsstufe -wie oben geschildert - ermöglicht es, das HlSmelt-Verfahren mit Kohlen zu betreiben, die einen hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilenaufweisen.

FlNEx-Verfahren
Bei dem FINEX-Prozess (einer Erweiterung des COREX-Prozesses) soll Roheisen mit Hilfe von Feinerz und Kohle produziert werden . Zum Erhitzen und zur Vorreduktion durchläuft das Feinerz vier Wirbelschichten. Hierbei wird das Erz in der Vorheizstufe auf eine Temperatur von 750 °C erhitzt. Die Reduktion der Feinerze bis zum FeO findet in der zweiten und dritten Stufe statt. Anschließend werden vorreduzierter Eisenschwamm, Zuschlagstoffe und die restlichen Kohleaschen in einem Schmelzvergaser aufgeschmolzen. Schlacke und Roheisen werden kontinuierlich im Gestellbereich abgezogen. Die notwendige Menge an Wärmeenergie und Reduktionsvermögen liefert die Vergasung der Kohle mit dem Sauerstoff. Das restliche Überschussgas kann anschließend z.B. in einem Kraftwerk in Strom umgewandelt werden oder in einem Midrex-Prozess als Reduktionsgas dienen.

Question 18

Wie lassen sich das Midrex- und das Corex-Verfahren sinnvoll in einem Werk kombinieren?

Answer 18

Midrex-Verfahren wird als Reduktionsverfahren und Corex-Verfahren wird als Schmelzreduktionsverfahren angewendet.

Question 19

Zwei neue Stahlwerke sollen errichtet werden. Folgende Randbedingungen sind gegeben (Jahreserzeugung, Produktgruppe, Standort):
a) 4 mio t/a, Flachprodukte für Automobilanwendungen, Mitteleuropa
b) I mio t/a, Langprodukte für hochwertige Anwendungen, Mittlerer Osten.
Stellen Sie einen Entwurf für jedes Werk auf: Rohstoffe, Aggregate, Materialfluss!

Answer 19

a) Schrott -> Elektrolichtbogenofen
b) Eisenerz, Erdgas -> Fluidatbett oder Schachtofen + Schmelzreduktion: Corex oder Finnex oder HISmel