thyssenkrupp Steel investiert in Laboratorium für die Eisenerze der Zukunft

thyssenkrupp Steel investiert im Rahmen der Transformation zu einer klimaneutralen Stahlproduktion in ein neues Prüflabor am Standort Duisburg‑Schwelgern. Die Einrichtung erweitert die bestehenden Prüfmöglichkeiten des metallurgischen Labors und ermöglicht ISO‑konforme Tests für Einsatzstoffe der zukünftigen Direktreduktionsanlage (DR-Anlage). Die Vergabe erfolgte an die Firma Heat & Power, die bereits eine Pilotanlage zur Erzeugung von Sinter für thyssenkrupp Steel designt und gebaut hat. Der aktuelle Auftrag hat ein Volumen von 2,4 Millionen Euro.

Erweiterung der bestehenden Laborinfrastruktur

Das metallurgische Labor in Schwelgern verfügt bereits heute über eine umfangreiche Prüfkapazität für klassische Hochofen-Einsatzstoffe wie Sinter, Eisenerz-Pellets, Stückerze sowie Hochofenkoks. Rund 2.000 Untersuchungen pro Jahr bilden die Grundlage für die Qualitätssicherung der Hochofenroute. Für die neuen Anforderungen der wasserstoffbasierten Direktreduktion wird nun das bestehende Labor erweitert.

Neue ISO‑Prüfungen für wasserstoffbasierte Produktionsbedingungen

Die Prozessbedingungen der Direktreduktionsanlage unterscheiden sich deutlich von denen der Hochofenroute. Während im Hochofen CO‑reiche Prozessgase und Temperaturen von deutlich mehr als 1.000 Grad Celsius vorherrschen, arbeitet der Direktreduktionsprozess mit wasserstoffreichen Gasen bei Temperaturen von etwa 1.000 Grad Celsius oder geringer. Die eingesetzten Pellets und Stückerze müssen daher nach den ISO-Normen für Direktreduktionsprozesse geprüft werden. Im Mittelpunkt steht dabei ihre Stabilität unter den Bedingungen der Direktreduktion. Untersucht wird unter anderem, ob sie während der Reduktion zum Verkleben oder Verklumpen neigen, wie stark sie zum Reduktionszerfall tendieren und wie gut ihre Reduzierbarkeit ist. Letztere ist ein entscheidender Faktor für die Produktivität der Anlage, da sie die Reaktionsgeschwindigkeit im Reduktionsprozess unmittelbar beeinflusst.

Marco Richrath, Chief Operating Officer bei thyssenkrupp Steel:
„Mit dem neuen DR‑Labor schaffen wir die technologischen Voraussetzungen, um die Qualität der Einsatzstoffe unter realistischen, wasserstoffbasierten Bedingungen zu beurteilen. Die Messergebnisse der neuen Prüfstände bilden eine wichtige Grundlage für die Bewertung der Eisenträger und für die Sicherstellung eines stabilen und effizienten Betriebs unserer zukünftigen Direktreduktionsanlage.“

Die Prüfatmosphäre der neuen Testanlagen orientiert sich an den Bedingungen des künftigen Betriebs: Während im Hochofen bislang nur etwa zwei Prozent Wasserstoff im Prozessgas enthalten sind, wird für die Direktreduktionsroute bereits im Erdgasbetrieb mit rund 45 Prozent Wasserstoff geprüft – dieser Wert entspricht dem natürlichen Wasserstoffanteil im Erdgas. Mit dem geplanten Wasserstoffhochlauf werden die Prüfbedingungen schrittweise an steigende Wasserstoffgehalte angepasst, sodass jederzeit realistische und prozessrelevante Ergebnisse erzielt werden. An zwei Versuchsöfen besteht zudem die Möglichkeit, bei Bedarf Wasserdampf in den Prozess einzuleiten, um den Einfluss auf die einsatzstoffspezifischen Reduktionsgeschwindigkeiten untersuchen zu können. Diese Untersuchungen sollen künftig die ISO-Prüfungen ergänzen und damit eine ganzheitlichere Bewertung von Einsatzstoffen und Prozessbedingungen ermöglichen.

Auf Anlagenkombination DR-Anlage und Einschmelzer ausgerichtete Rohstoffbewertung

Ein besonderes und innovatives Merkmal der künftigen Prozessroute ist die Kombination aus Direktreduktionsanlage und elektrischen Einschmelzern. Da im Einschmelzer durch spezielle Schlackenmetallurgie Fremdstoffe aus dem Roheisen entfernt werden können, erweitert sich die Palette geeigneter Einsatzstoffe erheblich: Neben speziellen DR‑Pellets können auch herkömmliche Hochofenpellets eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine deutlich flexiblere Rohstoffstrategie. Gleichzeitig steigt die Bedeutung einer präzisen Labor‑Qualitätssicherung, da Hochofenpellets bisher nicht systematisch auf ihre Eignung für den Einsatz in der DR‑Anlage geprüft werden. Die DR‑Tauglichkeit bewertet thyssenkrupp Steel künftig selbst – mit dem neuen DR‑Labor als zentrale technische Grundlage. Mit der Erweiterung des Labors investiert thyssenkrupp Steel auch in die gezielte Qualifizierung der Mitarbeitenden. Die Laborteams werden umfassend auf die neuen Prüfmethoden vorbereitet – von der Bedienung der Anlagen über die Auswertung der Messwerte bis hin zum sicheren Arbeiten mit wasserstoffhaltigen Prüfgasen.

Baustein der grünen Transformation

Das neue DR‑Labor ist ein Infrastruktur-Baustein der grünen Transformation von thyssenkrupp Steel. Es sichert die Umstellung auf die Prozessroute aus Direktreduktionsanlage und Einschmelzern und sorgt dafür, dass die Qualität der Einsatz-stoffe für die zukünftig wasserstoffbasierte Produktion von Anfang an gewährleistet ist. Die Investition schafft damit einen wichtigen technologischen Grundstein für die Anpassung des Produktionsnetzwerks auf eine klimafreundliche Stahlherstellung in Duisburg.

(Quelle: thyssenkrupp Steel)