Ein chinesisches Forschungsteam hat Berichten zufolge eine neue Technologie zur Eisenerzeugung entwickelt, mit der Eisenerz nahezu klimaneutral innerhalb von Sekunden statt Stunden reduziert werden kann. Die Innovation arbeitet ohne Kohle und kommt auch mit minderwertigen Rohstoffen zurecht.
Wie die chinesische Tageszeitung South China Morning Post aus Hongkong berichtet, hat ein Team an der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften die Technologie nach mehr als 10 Jahren Forschung entwickelt. Bei der Methode wird fein gemahlenes Eisenerzpulver in einen sehr heißen Ofen eingeblasen, wodurch eine „explosive chemische Reaktion“ ausgelöst wird, so die Zeitung.
Bei der sogenannten Flash-Eisenerzeugung (flash ironmaking technology, FIT) handelt es sich um einen sehr schnellen Reduktionsprozess, bei dem Eisenerzkonzentrat in Form von fein gemahlenem Eisenerzpulver in einen sehr heißen Ofen direkt eingeblasen wird. Die Feinheit der Konzentratpartikel ermöglicht eine sehr schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, so dass die chemische Reduktion des Eisenerzes zu Eisen in Sekunden abläuft und nicht in Stunden, wie bei der Reduktion von Pellets und Eisenerz im Hochofen. Das Ergebnis dieser „chemischen Explosion“ seien leuchtend rot glühende, flüssige Eisentröpfchen, die sich am Boden des Ofens sammeln und einen Strom hochreinen Eisens bilden, das direkt zum Gießen oder zur „einstufigen Stahlerzeugung“ verwendet werden kann.
Eisenerzeugungsprozess in drei bis sechs Sekunden
Die FIT-Eisenerzeugung „kann den Eisenerzeugungsprozess in nur drei bis sechs Sekunden abschließen, im Vergleich zu den fünf bis sechs Stunden, die herkömmliche Hochöfen benötigen“, schrieb das Projektteam unter der Leitung von Professor Zhang Wenhai, einem Akademiemitglied der angesehenen Chinesischen Akademie für Ingenieurwesen, in einem im November in der Fachzeitschrift Nonferrous Metals veröffentlichten Artikel. Dies entspeche einer Steigerung der Geschwindigkeit der Eisenerzeugung um das rund 3.600-fache. Das neue Verfahren eigne sich auch hervorragend für Erze mit geringer oder mittlerer Ausbeute, die in China reichlich vorhanden sind, so die Forscher. Die bisherigen Methoden der Eisenerzeugung sind stark von ertragreichen Erzen abhängig, die China aus Australien, Brasilien und Afrika importiert.
Kohlendioxidemissionen nahe Null
Nach Berechnungen von Zhang und seinen Kollegen könnte die neue Technologie die Energieeffizienz der chinesischen Stahlindustrie um mehr als ein Drittel verbessern. Da sie den Einsatz von Kohle vollständig überflüssig macht, könnte die Stahlindustrie damit auch das begehrte Ziel von „nahezu null Kohlendioxidemissionen“ erreichen, fügte Zhangs Team hinzu.
Eine der größten technischen Herausforderungen bei der neuen Eisenerzeugung sei die Erzspritzlanze. Das Eisenerz muss in einem Hochtemperaturturm mit großer spezifischer Oberfläche dispergiert werden, um die Explosion auszulösen. Zhangs Team hat dem Bericht zufolge eine Wirbellanze mit außergewöhnlich gleichmäßiger Verteilungsleistung entwickelt, die 450 Tonnen Eisenerzpartikel pro Stunde einspritzen kann. Ein mit drei solchen Lanzen ausgestatteter Reaktor könne jährlich ende 7,11 Millionen Tonnen Eisen produzieren. Der Zeitung zufolge ist die Lanze bereits in die kommerzielle Produktion gegangen.
Zhangs FIT Innovation basiert auf dem Schwebeschmelzverfahren ( Flash smelting) oder Outokumpu-Verfahren, ein vielgenutztes Schmelzverfahren überwiegend zur Gewinnung von Kupfer. Zhang Beschäftigung mit der Technologie des Schwebeschmelzens begann in den 1970er Jahren, als er sie für die Kupferproduktion in großem Maßstab einsetzte. Für seine Arbeit erhielt er im Jahr 2000 den ersten Preis des National Science and Technology Progress Award und wurde 2003 in die Chinesische Akademie der Ingenieurwissenschaften gewählt. Heute macht der chinesische Kupferverbrauch fast 60 Prozent der weltweiten Produktion aus - ein Beleg für Zhangs nachhaltigen Einfluss auf die Branche.
Technologi zur Pilotreife geführt
Die Idee, dieses Verfahren auf die Eisenerzeugung anzuwenden, stammt aus den USA, doch laut Bericht hat Zhangs Team die Technologie zur Schwebeschmelze für die direkte Herstellung von flüssigem Eisen entwickelt. Die Technologie wurde 2013 patentiert und wurde über die vergangenen 10 Jahre zur Pilotreife entwickelt. „Die abgeschlossenen Labor- und Pilotversuche haben die Machbarkeit des Verfahrens bewiesen“, schreibt Zhang. Laut Regierungsstatistiken liegt die Erfolgsquote für neue Technologien, die Pilotversuchen unterzogen wurden, in China bei über 80 Prozent.
Quelle: South China Morning Post