Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Anorganische Chemie.

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metalllabor
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Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von metalllabor »

Die Stahlindustrie ist verantwortlich für etwa 7% von der weltweiten CO2 Emission. Ich habe manche Artikel gelesen und YT Videos gesehen wie dieses darüber.



Ich denke das dies eine gute Idee ist, SSAB (Schweden), Dillinger Hütte, ArcelorMittal Hamburg haben jetzt Untersuchungsprojekte mit Reduktion von Eisenerz mit Wasserstoff.

Aber wann ich die Energiebilanz ansehe von Reduktion von
Fe2O3 + 3 H2 → 2 Fe + 3 H2O ΔHR= 99 kJ/mol
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2 ΔHR= -24 kJ/mol

Also, mit H2 *kostet* Reduktion Energie.

Eine andere Methode ist direkte Elektrolyse von flüssigem Fe2O3 bei 1500 Grad mit erneubaren Energiequellen, aber das ist noch sehr experimentell.
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eule
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Re: Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von eule »

Die Energie für den Verhüttungsprozeß kann sicher mittels Wasserstoff bereitgestellt werden. Daß alles an dem Prozeß so leicht zu ersetzen ist wage ich zu bezweifeln. Allein, daß Stahl i.Ggs. zu Eisen Kohlenstoff enthält, was ihm vom reinen Eisen abweichende Eigenschaften verleiht ist
nicht so leicht zu ersetzen. Wie man das hinbekmmen will, ohne dabei auch Kohlendioxid freizusetzen ist mir nicht recht eingängig. Dies ist bekanntlich einer der geradezu genialen Teile der Eisenverhüttung, daß die Reduktion des Erzes mittels Kohle nicht nur genügend Energie freisetzt, um den Prozeß weiter am laufen zu halten, sondern daß Reste des Reduktionsmittels en passant gleich auch noch dem Produkt ganz besondere Eigenschaften verleiht, die ohne diesen Zuschlag nicht so einfach zu erhalten sind.
Das mit dem Wasserstoff dürfte besonders beim Recycling alter Stähle Vorteile bringen, wo es nicht mehr in erster Linie um eine Reduktionsschmelze aus Erz geht.
Allerdings muß dafür dann auch genügend umweltgerecht erzeugter Wasserstoff zur Hand sein.
Unendliche Vielfalt in unendlicher Kombination.

Agressiv und feindselig, boshaft, manipulierend und hinterhältig, hämisch, überkritisch, herrschsüchtig und sinnlos brutal, das sind die Primärtugenden, die zusammengenommen Menschen vor allen anderen Spezies auszeichnen.

Glaskocher
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Re: Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von Glaskocher »

Es könnte mittelfristig sinnvoller sein, das Gichtgas über Fischer-Tropsch unter Zumischung von Wasserstoff zur Herstellung höherwertiger Substanzen zu nutzen. Das bedeutet, daß dieser Kohlenstoff mindestens doppelt genutzt wird, bevor er final zu CO2 wird. Bei Verwendung von Wasserstoff verschieben sich viele Koppelprodukte der aktuellen Produktion. Die Hochofenschlacke ist z.B. ein gesuchter Rohstoff für die Zementproduktion, da sie schon eine brauchbare Zusammensetzung hat. Insgesamt braucht man eine völlig neue Prozessführung.

Man könnte ja auch mit Hilfe von Sauerstoff die Wärmebilanz der Wasserstoffreduktion ausgleichen.

Insgesamt ist hier großer Forschungsbedarf. Allerdings braucht man, wie schon gesagt, "sauber" hergestellten Wasserstoff. Die derzeitige Produktion (Crack-Prozesse, Aromatisierung von Alkanen, Erdgas-Wasserdampf-Reaktion) entläßt überall Kohlendioxid als finales Koppelprodukt.

Auch die Chemieindustrie wird sich vom Öl auf andere Kohlenstoff-Quellen umorientieren müssen. Ob man dann CO2 "rückwärts" oxidiert oder auf Biomasse zurück greift ist zunächst nebensächlich. Es wird auf einen Mix heraus laufen, der auch auf dem Acker seinen Platz beansprucht.

metalllabor
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Re: Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von metalllabor »

Glaskocher hat geschrieben:
Freitag 17. Dezember 2021, 23:29
Es könnte mittelfristig sinnvoller sein, das Gichtgas über Fischer-Tropsch unter Zumischung von Wasserstoff zur Herstellung höherwertiger Substanzen zu nutzen. Das bedeutet, daß dieser Kohlenstoff mindestens doppelt genutzt wird, bevor er final zu CO2 wird.
Bei Verwendung von Wasserstoff verschieben sich viele Koppelprodukte der aktuellen Produktion. Die Hochofenschlacke ist z.B. ein gesuchter Rohstoff für die Zementproduktion, da sie schon eine brauchbare Zusammensetzung hat. Insgesamt braucht man eine völlig neue Prozessführung.
Das CO2 wieder benutzen mit Wasserstoff om synthetische Brennstoff zu herstellen muß dann eine bessere Idee sein als nur Wasserstoffreduktion.
Ich denke das das Reduzierungsprozeß mit Kohlenstoff erforderlich ist für eine gute Stahlproduktion (und Zement produktion). Kein Kohlenstoff => kein Stahl.

Glaskocher
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Re: Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von Glaskocher »

Ich zielte auch eher auf das CO, das sich mit FT nutzen läßt. Das CO2 macht leider zuviel Brassel. Aber "man" forscht ja daran, auch letzteres zu irgendwelchen Synthesen zu nutzen (Power to Fuel).

Mal zurück zum Stahl. Das mit Wasserstoff zu reduzierende Erz wird zu Pellets (Kugelform) gepresst und ein gewisser Anteil (50-60%) davon mit Kalk als Trennmittel beschichtet. Dann erhitzt man chargenweise und reduziert. Dabei sintern diese Kugeln und lassen sich später, dank Trennmittel, wieder aus dem Ofen holen. Der Rest geht dann über die Elektrostahl-Schiene, wobei reduzierte Pellets statt Stahl eingeschmolzen werden. Der Kohlenstoff wird im Hochofenprozess auch zuerst komplett in der Thomasbirne rausgeholt und erst viel später gezielt wieder zugesetzt. Man will außerdem noch Phosphor und Silizium entfernen, die beide in der Schlacke landen. An der Stelle also kein großes Problem, außer daß die Thomasbirne zwingend auf flüssigen Stahl zur Füllung angewiesen ist. [Es ist ein tolles Erlebnis, mal beim Thomas-Prozess zusehen zu dürfen.]



[OT] Aus dem CO2 könnte man auch Diamanten machen. Mit der Vakuum-CVD-Methode sogar unter recht milden Bedingungen. Die werden dann, mit Umweltzuschlag, als "grüne Diamanten" verkauft, weil sie mit "grünem" Wasserstoff gemacht wurden. Vermutlich der gleiche Prozess, mit dem auch aus der Asche Diamanten gemacht werden... :twisted: :angel: [/OT]

metalllabor
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Re: Stahlindustrie und Wasserstoff : ist das die Zukunft ?

Beitrag von metalllabor »

Glaskocher hat geschrieben:
Samstag 18. Dezember 2021, 12:25
Ich zielte auch eher auf das CO, das sich mit FT nutzen läßt. Das CO2 macht leider zuviel Brassel. Aber "man" forscht ja daran, auch letzteres zu irgendwelchen Synthesen zu nutzen (Power to Fuel).

Mal zurück zum Stahl. Das mit Wasserstoff zu reduzierende Erz wird zu Pellets (Kugelform) gepresst und ein gewisser Anteil (50-60%) davon mit Kalk als Trennmittel beschichtet. Dann erhitzt man chargenweise und reduziert. Dabei sintern diese Kugeln und lassen sich später, dank Trennmittel, wieder aus dem Ofen holen. Der Rest geht dann über die Elektrostahl-Schiene, wobei reduzierte Pellets statt Stahl eingeschmolzen werden. Der Kohlenstoff wird im Hochofenprozess auch zuerst komplett in der Thomasbirne rausgeholt und erst viel später gezielt wieder zugesetzt. Man will außerdem noch Phosphor und Silizium entfernen, die beide in der Schlacke landen. An der Stelle also kein großes Problem, außer daß die Thomasbirne zwingend auf flüssigen Stahl zur Füllung angewiesen ist. [Es ist ein tolles Erlebnis, mal beim Thomas-Prozess zusehen zu dürfen.]
Und exakt, die Reduzierung der Pellets mit H2 kostet Energie.
Das reduzierte Eisen wird dann doch eingeschmolzen in einem Lichtbogenofen ?

Arbeitest du in der Stahlindustrie ?

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