Effiziente Entnahmesysteme für direktreduziertes Eisen und Warmtransport

DRI-Herstellung und Entnahmeoptionen

Zwei Hauptverfahren: (1) Gasbasiert (Senkrechtofen/Schaftofen), (2) Kohlebasiert (Drehofen). Beide: Feststoffreduktion, max. 850–1.050 °C.

Kohlebasiertes Verfahren

DRI + Kohlerest (Char) → Rotationskühler → magnetische Trennung Char/DRI.

Gasbasiertes Verfahren (Schaftofen) – Drei Optionen

• Kaltes DRI (CDRI): Im unteren Ofenteil auf ~50 °C gekühlt. Silolagerung zur Passivierung. Autoignitionseigenschaft → IMO-Vorschriften für Transport/Lagerung. Ideal für kontinuierliche EAF-Beschickung.
• Heißbrikettiertes Eisen (HBI): Seit >30 Jahren. DRI bei ~700 °C entnommen → Brikettierpressen → Kissenform (30×50×110 mm). 50 % dichter als CDRI → stark reduzierte Reoxidation → IMO: keine Sondermaßnahmen. Handhabung wie Schrott, Batch-Beschickung EAF, kontinuierlich mit Spezialsystemen.
• Heißes DRI (HDRI): Entnahme ~700 °C → Warmtransport zum Stahlwerk → direkte Heißbeschickung in EAF (Hot Charging).

Vorteile der Heißbeschickung (Hot Charging)

• Energieeinsparung: Weniger EAF-Energie zum Aufschmelzen. Faustregel: –20 kWh/t Rohstahl pro 100 °C höhere Beschicktemperatur. Bei >600 °C: ≥120 kWh/t Einsparung. Lineare Beziehung → Elektrodenverbrauch –0,5–0,6 kg/t Flüssigstahl.
• Produktivitätssteigerung: Verkürzte Tap-to-Tap-Zeit. Bis +20 % vs. Kalteinschickung.
• Feuerfestverbrauch: –1,8–2 kg/t Flüssigstahl.
• Umwelt: Sinneswärme im DRI gehalten statt abgeführt → geringere Kraftwerksemissionen/t Stahl. Bei Kohleeinspritzung in EAF: weniger CO₂ durch geringeren Energiebedarf.

HDRI-Transport – Kritische Anforderungen

Nicht nur Hitze, sondern oxidationsfreie Atmosphäre zwingend. Transport muss Qualität erhalten, maximale Betriebsflexibilität bieten, zuverlässig, wartungsfreundlich, bedienbar sein. Vier kommerzielle Systeme je nach Distanz, Anordnung, Kapazität:

1. HYTEMP-Prozess (Tenova HYL, Ternium Monterrey 1998)

Pneumatischer Transport. Inertes Gas oder Prozessgas fördert HDRI durch Rohrleitung zu Vorlagebehälter über EAF. Gas wird abgetrennt, zum DR-Werk zurückgeführt. HDRI → Vorlagebehälter → kontinuierliche EAF-Beschickung. Keine beweglichen Teile. Feinanteile mittransportiert (Polsterung), gelangen mit in EAF → höhere Ausbeute.

2. HOTLINK-Prozess (Midrex)

Schwerkrafttransport. Technologie wie bei HBI-Produktion. HDRI → Surge Bin außerhalb/über Stahlwerk → Schwerkraft direkt in EAF. Surge Bin puffert Störungen. Bedarfsgerechte Zufuhr. Distanz <40 m.

3. Heißtransport-Förderband (40–100 m)

Vollummanteltes, isoliertes Band (minimiert Temperaturverlust, verhindert Entschwefelung/Reoxidierung). Speziell geformte Schalen (Kübelform). Geschlossene Haube mit Inertisierung. Zuverlässig, wirtschaftliche Kosten. Zwei HDRI-Bunker über EAF: einer entleert, anderer wird befüllt.

4. Heißtransport-Behälter (>100 m, oder 1 Ofen → mehrere Stahlwerke)

Isolierte Behälter (60–90 t). Befüllung aus Schachtofen über Rohr mit luftdichter Abdichtung. Nach Befüllung: Rohr schließen, nächster Behälter. Transport per Schiene/LKW zum Stahlwerk. Pionier: Essar Steel (1990er).