Blog über Stahlindustrie verlagert sich zu grünen Elektrolichtbogenöfen

Die Entwicklung der Stahlproduktionsmethoden wirkt sich nicht nur auf die industrielle Effizienz aus, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle für die globale ökologische Nachhaltigkeit. Angesichts der zunehmenden Umweltprobleme und der wachsenden Marktanforderungen: Wie wird die Stahlindustrie diese Herausforderungen meistern, um eine nachhaltige Entwicklung zu erreichen?

Die Stahlherstellung basiert hauptsächlich auf zwei Kernprozessen: der Hochofen-Eisenherstellung und der Elektrolichtbogenofen-Stahlherstellung. Diese unterschiedlichen Methoden spielen jeweils eine wichtige Rolle in der effizienten Stahlproduktion.

Die Hochofentechnologie geht auf das 14. Jahrhundert zurück, als frühe Versionen nur eine Tonne Eisen pro Tag produzierten. Trotz jahrhundertelanger technologischer Fortschritte sind die grundlegenden Prinzipien des Hochofenbetriebs unverändert geblieben. Das Verfahren beinhaltet die Reduktion von Eisenerz unter Verwendung von Koks, Eisenerz und Kalkstein bei hohen Temperaturen, um flüssiges Roheisen zu erzeugen.

Koks ist eine wesentliche Komponente im Hochofenbetrieb. Die traditionelle Koksherstellung beinhaltet das Zerkleinern und Mahlen von Kohle, bevor diese in sauerstoffarmen Koksofen bei etwa 1800 °F (982 °C) erhitzt wird. Während dieses 18-24-stündigen Prozesses werden flüchtige Verbindungen freigesetzt, wodurch poröser, kohlenstoffreicher Koks zurückbleibt.

Dieses haltbare, energiereiche Material (mit 90-93 % Kohlenstoff) liefert sowohl die Permeabilität als auch die Wärmeenergie, die für die Erzereduktion erforderlich sind. Bemerkenswert ist, dass viele Betriebe jetzt Koks mit Erdgas ergänzen, um die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren – ein wichtiger Schritt in Richtung ökologischer Nachhaltigkeit.

Die in den späten 19. Jahrhundert entwickelte Elektrolichtbogenofen-Technologie (EAF) dominiert heute die US-amerikanische Stahlproduktion und macht über 70 % der Produktion aus. Im Gegensatz zu Hochöfen schmelzen EAFs Stahlschrott, direktreduziertes Eisen und/oder Roheisen unter Verwendung von Lichtbögen anstelle von Verbrennung.

Die EAF-Technologie bietet überlegene Umweltvorteile, indem sie hauptsächlich recycelte Materialien verwendet und die Abhängigkeit von neuem Eisenerz verringert. Das Verfahren erreicht eine höhere Energieeffizienz und ermöglicht eine einfachere Emissionskontrolle im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.

Die Zukunft der Stahlindustrie liegt in nachhaltiger Innovation. Zu den wichtigsten Entwicklungen gehören:

• Fortschrittliche Energiespartechnologien wie optimierte EAF-Systeme und sauerstoffangereicherte Verbrennung
• Bahnbrechende Produktionsmethoden wie wasserstoffbasierte und Biomasse-Metallurgie
• Intelligente Fertigung unter Einbeziehung von KI, IoT und Big-Data-Analysen

Die Hochofen-Eisenherstellung umfasst sechs präzise Phasen:

1. Beschickung: Präzises Laden von Eisenerz, Koks und Kalkstein
2. Verbrennung: Heißlufteinspritzung entzündet Koks, erzeugt Wärme und reduziert Gase
3. Reduktion: Komplexe chemische Umwandlungen wandeln Eisenoxide in metallisches Eisen um
4. Schmelzen: Flüssiges Eisen sammelt sich am Ofenboden
5. Schlackenbildung: Verunreinigungen verbinden sich mit dem Flussmittel und bilden entfernungsfähige Schlacke
6. Abstich: Periodisches Entfernen von flüssigem Eisen und Schlacke

Der Betrieb von Elektrolichtbogenöfen umfasst vier Hauptphasen:

1. Beschickung: Laden von Stahlschrott und anderen Rohstoffen
2. Schmelzen: Hochspannungslichtbögen verflüssigen die Charge
3. Raffination: Chemische Anpassungen und Entfernung von Verunreinigungen
4. Abstich: Übertragen von flüssigem Stahl zum Gießen

Als wichtiger Industriesektor, der vor erheblichen Umweltproblemen steht, muss die Stahlindustrie ihren Übergang zu einer nachhaltigen Produktion beschleunigen. Durch technologische Innovation und Prozessoptimierung können Stahlhersteller die Umweltbelastung reduzieren und gleichzeitig die Produktivität aufrechterhalten – um sicherzustellen, dass das Material ein Eckpfeiler der modernen Infrastruktur bleibt und gleichzeitig die Klimaverpflichtungen erfüllt.