Johannes Schenk

Wasserstoff als Reduktionsmittel für die Eisen- und Rohstahlerzeugung – Ist-Situation, Potentiale und Herausforderungen

ZusammenfassungBei allen modernen Verfahren zur Roheisen- und Eisenschwammerzeugung wird Wasserstoff in verschieden hohen Anteilen im Gemisch mit Kohlenmonoxid als gasförmiges Reduktionsmittel eingesetzt. Für die Erzeugung von Eisenschwamm wurden Direktreduktionsanlagen im industriellen Maßstab mit reinem Wasserstoff betrieben. Aufgrund der physikalisch-chemischen Eigenschaften hat Wasserstoff im Plasmazustand ein sehr hohes chemisches Reduktionspotential im Vergleich zu Kohlenstoff. Das eröffnet die Möglichkeit eines innovativen – disruptiven – Verfahrenskonzeptes, der direkten Erzeugung von Rohstahl aus Erz mit Wasserstoffplasma in einem Verfahrensschritt ohne direkte Treibhausgasemissionen. Mit den bisher durchgeführten Grundlagenuntersuchungen an der Montanuniversität Leoben, die von Prof. Herbert Hiebler gestartet und vorangetrieben wurden, wurden Basisdaten für so ein Verfahren ermittelt. Für eine industrielle Umsetzung des Verfahrenskonzeptes sind aber noch weitergehende Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten durchzuführen, um Lösungsvorschläge für eine Produktionsanlage in Up-scaling-Schritten zu testen.AbstractAll recent ironmaking processes for the production of hot metal and sponge iron use a certain amount of hydrogen in a mixture with carbon monoxide as a gaseous reductant. The production of sponge iron in direct reduction plants with pure hydrogen has been proven on an industrial scale. Hydrogen has a very high chemical reduction potential in plasma state in comparison to carbon. Consequently the process concept of a highly innovative, i.e. disruptive smelting reduction process for direct steelmaking from iron ore with hydrogen plasma avoiding any greenhouse gas emissions becomes conceivable. Prof. Herbert Hiebler initiated and promoted fundamental research at the Montanuniversitaet Leoben, which provides the basic data for such a process. However, the industrial implementation of the process concept requires further research and development for the upscaling of the technology to a production plant.