CO2-freie Roheisenproduktion in Pilotanlage

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Die industrielle Produktion benötigt derzeit rund ein Drittel der Gesamtenergie in Österreich – dementsprechend ist der Industriesektor maßgeblich für Treibhausgasemissionen verantwortlich. Um eine umweltschonende Produktion in der Industrie zu fördern, entwickelte das Unternehmen Primetals Technologies im Forschungsprojekt

HYFOR (Hydrogen-based fine-ore reduction) eine neuartige Technologie zur kohlenstofffreien, wasserstoffbasierten Direktreduktion von Eisenfeinerzen. Das Projekt wird vom Klima- und Energiefonds im Rahmen seines Energieforschungsprogrammes – dotiert aus Mitteln des Klimaschutzministeriums – gefördert.

 

HYFOR Direktreduktions-Pilotanlage für Eisenerzfeinerz, entwickelt von Primetals Technologies am voestalpine-Standort in Donawitz (Österreich). (Foto: Primetals Technologies)

Um das neuartige wasserstoffbasierte Verfahren „Made in Austria“ zu testen, wurde von Primetals Technologies auf dem Betriebsgelände der voestalpine in Donawitz eine Pilotanlage errichtet und bereits erfolgreich in Betrieb genommen. Nachdem die ersten Tests beginnend April 2021 durchgeführt wurden, werden in der Pilotanlage in den nächsten zwei Jahren verschiedene Eisenerzarten getestet, um die optimalen Prozessparameter für die Zukunft der klimafreundlichen Roheisenproduktion zu erforschen. „Um Klimaneutralität bis 2040 zu erreichen, braucht es zugleich einen Wandel in der heimischen Industrie und eine vollständige Dekarbonisierung in allen Bereichen. Vor allem die Stahlindustrie hat dabei eine Schlüsselrolle“, sagt Klimaschutzministerin Leonore Gewessler. „Für eine klimafreundliche Stahlproduktion brauchen wir innovative Technologien, wie jene des HYFOR-Projekts. So können wir Österreich international weiterhin als Vorreiter in Sachen klimafreundliche Industrieproduktion positionieren.“ Primetals Technologies hat das weltweit erste Direktreduktionsverfahren für Eisenerzkonzentrate entwickelt, das keine Agglomeration wie Sintern oder Pelletieren erfordert. Die neue Technologie kann auf alle Erzarten (Hämatit und Magnetit) und Partikelgrößen bis zu 100 Prozent kleiner als 0,15 Millimeter angewendet werden. Als primäres Reduktionsmittel nutzt das neue Verfahren 100 Prozent Wasserstoff aus erneuerbaren Energien oder alternativ H2-reiche Gase aus anderen Gasquellen wie Erdgaspyrolyse oder konventionellen Dampfreformern. Dies führt zu einem geringen oder sogar Null-CO2-Fußabdruck. Die Direktreduktionsanlage wird modular aufgebaut und ist damit für alle Stahlwerksgrößen verfügbar. Die HYFOR-Pilotanlage besteht aus drei Teilen: einer Vorwärm-Oxidationsanlage, einer Gasaufbereitungsanlage und der eigentlichen Reduktionsanlage. In der Vorwärm-Oxidationsanlage wird Feinerzkonzentrat auf ca. 900 °C und der Reduktionseinheit zugeführt. Das Reduktionsgas, 100 % H2, wird über den Zaun von einem Gasversorger geliefert. Eine Trockenentstaubung sorgt für die Staubrückführung, um Emissionen aus den beteiligten Prozessen zu vermeiden. Das heiße direkt reduzierte Eisen (HDRI) verlässt die Reduktionseinheit mit einer Temperatur von ca. 600 °C, bevor es abgekühlt und aus der HYFOR-Pilotanlage ausgetragen wird. Der nächste Schritt wird die Einrichtung einer Hot Briquetting Testing-Anlage zur Herstellung von Hot Briquetted Iron (HBI) sein.

Ziel der HYFOR-Pilotanlage ist es, diesen Durchbruchsprozess zu verifizieren und als Versuchsanlage die Datengrundlage für die Hochskalierung der Anlagengröße auf eine großtechnische Prototypenanlage im nächsten Entwicklungsschritt bereitzustellen. „Unsere Vision ist es, die Stahlindustrie möglichst rasch klimafreundlich zu gestalten“, meint Etsuro Hirai, Geschäftsführer von Primetals Technologies Austria, dazu. Die wasserstoffbasierte HYFOR Pilotanlage am Betriebsgelände der voestalpine in Donawitz nehme dabei eine ganz zentrale Rolle ein, denn sie schaffe die Datengrundlage für die spätere Errichtung industrieller Anlagen zur

weitgehend CO2-freien Eisenerzeugung. „Diese radikale Innovation vermeidet gleich mehrfach klimaschädliche Treibhausgase – durch den direkten Einsatz von Feinerzen ohne den sonst erforderlichen energieintensiven Pelletier-schritt, das Aufheizen des Reduktionsgases mittels erneuerbarer Energie und dem Einsatz von grünem Wasserstoff als Reduktionsgas“, erklärt Hirai. Die Realisierung der HYFOR Pilotanlage am Gelände der voestalpine in Donawitz ermöglicht nunmehr die weitere Vertiefung im Bereich klimaneutraler Stahlproduktion. Das Projekt HYFOR wird mit rund 1,5 Mio. Euro durch den Klima- und Energiefonds gefördert.

 

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