Vor der Umwandlung zu Stahl müssen aus dem Roheisen unerwünschte Begleitelemente entfernt werden. Um den Schwefelgehalt des Roheisens auf den je nach Stahlmarke angestrebten Gehalt zu senken, wird das feinkörnige Entschweflungsmittel (Branntkalk, Calciumcarbid oder Magnesium) in die flüssige Schmelze eingebracht. Hier bindet es den im Eisen gelösten Schwefel und überführt ihn in die Schlacke, die dann mechanisch von der Schmelze getrennt wird. Aufgrund der teilweise beträchtlichen Kosten für Entschwefelungsmittel soll deren Einsatz, bei gleichzeitig hoher Produktivität der Anlagen, minimiert werden.
Das Ziel des geplanten FuE-Vorhabens bestand darin, ein neues Roheisenentschwefelungsverfahren zu entwickeln und dadurch die zeitlichen Schwankungen der Förderrate signifikant zu reduzieren und den Verbrauch an Entschwefelungsmitteln zu senken. Der innovative Ansatz bestand in der aktiven Steuerung des Förderprozesses durch eine kombinierte automatische Regelung des Drucks im Förderbehälter sowie der Zusatzgasmenge.
Rolle der E.S.C.H. GmbH im Projekt
Modulentwicklung für eine gleichmäßige pneumatische Förderung von Entschwefelungsmitteln.
Projektpartner TU Bergakademie Freiberg
Forschungsschwerpunkt: Metallurgie des Roheisenentschwefelungsverfahrens mit stetigem Fluidstrom.
Abbildung 2: Schematische Darstellung einer Roheisen-Entschwefelungsanlage nach dem Tauchlanzenverfahren mit Co-Injektion.
Implementierung des metallurgischen Prozessmodells:
Die durch das neu entwickelte pneumatische Fördermodell angepasste Regelstrategie ermöglicht die praxisnahe und vollständige Implementierung des metallurgischen Entschwefelungsmodells im industriellen Betrieb.
Reduktion des Entschwefelungsmittelverbrauchs:
Durch die optimierte Regelung konnte der Verbrauch an Entschwefelungsmitteln um etwa 20 % reduziert werden, ohne die Prozessstabilität oder die Entschwefelungsleistung zu beeinträchtigen.
Ausgleich des erhöhten Magnesiumeinsatzes:
Die infolge des veränderten Einblasverhältnisses CaO:Mg gestiegene Magnesiumdosierung wird durch eine signifikante Reduktion der Roheisenverluste mehr als kompensiert, was zu einem insgesamt verbesserten Stoff- und Energieeinsatz führt.
Wirtschaftlicher Vorteil trotz Rohstoffpreissteigerung:
Trotz der Preisverdopplung von Magnesium im Oktober 2021 konnte durch die Prozessoptimierung eine relevante Senkung der Betriebskosten realisiert werden, was insbesondere unter den Bedingungen angespannter Rohstoffmärkte einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil für Betreiber darstellt.
Abbildung 3: Vergleich der metallurgischen Ergebnisse mit alter und neuer REE-Anlagenkonfiguration und -technologie.
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