Chinas Blitz-Methode: Eine Rohstahl Revolution?
Hochofenabstich bald Vergangenheit? Bild: Fast Speeds Imagery, shutterstock
Mit einem winzigen Hochofen wollen chinesische Ingenieure die Rohstahlproduktion völlig umkrempeln. Doch wie genau funktioniert die neue Technologie und was kann sie?
China hat einen Durchbruch in der Eisenherstellung erzielt, berichtet die South China Morning Post. Die neue Methode haben ihre Entwickler "Blitz-Eisenherstellung" getauft, und sie könnte die Stahlherstellung grundlegend verändern, da sie schneller, kostengünstiger und umweltfreundlicher ist als herkömmliche Verfahren.
Bei einem traditionellen Hochofen werden Eisenerz, Koks und Zuschlagstoffe von oben in einen kontinuierlichen Reduktions- und Schmelzprozess eingefüllt. Ein modernes Exemplar kann 90 Meter hoch sein.
Der Bau eines solchen industriellen Riesen kostete schon vor 15 Jahren 250 Mio. Euro. Doch kann ein Hochofen nur 10 bis 20 Jahre lang produzieren und schafft etwa 1,5 bis 2 Mio. Tonnen Roheisen pro Jahr – also etwa 50 Mio. Tonnen Roheisen während seiner gesamten Lebensspanne.
Roheisen in Sekunden
Mehr als ein Jahrzehnt haben die chinesischen Forscher in die Entwicklung einer neuen Technologie zur Stahlherstellung investiert, um den industriellen Gigantismus überwinden zu können. Und ihr Prinzip ist wirklich revolutionär.
Sie injizieren fein vermahlenes Eisenerz in einen extrem heißen Ofen, was eine blitzschnelle, explosive chemische Reaktion auslöst. Dieser Prozess der Flash-Eisenherstellung kann in nur drei bis sechs Sekunden abgeschlossen werden. Und die Pilotanlage ist winzig: Ein knapp einen Meter dicker und nicht drei Meter langer Hohlkörper hängt frei in einem schlichten Gestell aus Eisenprofilen.
Technologischer Kern der Flash-Eisenherstellung ist eine sogenannte Wirbellanze, die für die gleichmäßige Verteilung und Einspritzung der Eisenerzpartikel sorgt. Ein Reaktor mit drei solchen Lanzen könnte beeindruckende 7,11 Mio. Tonnen Roheisen jährlich produzieren. Wichtig: Die Technologie hat bereits den Sprung in die kommerzielle Produktion geschafft.
Das Ergebnis aus dem Prozess sind leuchtend rote, glühende flüssige Eisentröpfchen, die sich am Boden des Ofens sammeln und einen Strom aus hochreinem Eisen bilden; hochreines Eisen, das direkt zum Gießen verwendet oder zu Stahl weiterverarbeitet werden kann. Wie das System mit der ebenfalls anfallenden Schlacke verfährt, verraten die Ingenieure leider nicht.
Energieeffizient und ggf. CO2-neutral
Der für China wichtigste Nutzen der Methode ist, dass sie besonders gut für Erze mit niedrigen oder mittleren Gehalten (40 bis 60 Prozent Eisenanteil) geeignet ist, die im Reich der Mitte reichlich vorhanden sind. Somit könnte Peking seine Abhängigkeit von hochwertigen Erzimporten aus Australien, Brasilien und Afrika (über 70 Prozent Eisenanteil) verringern.
Ein weiterer, kaum zu unterschätzender Vorteil der neuen Technologie ist ihre Umweltverträglichkeit. Wie die Hitze zustande kommt, ist der Wirbellanze egal – es besteht also kein Bedarf an Koks oder Kohle. Je nach Wahl der Technik zur Wärmeerzeugung könnte die Stahlindustrie mit dieser Technik also nahezu null CO2-Emissionen erreichen.
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Und unabhängig davon verbessert das Flash-Verfahren die Energieeffizienz der Stahlproduktion ohnehin um mehr als ein Drittel. Damit erhält Beijing die Chance, seine ehrgeizigen Klimaziele auch tatsächlich zu erreichen. Die Angaben, wie viel Kohlendioxid bei der Herstellung einer Tonne Rohstahl entsteht, schwanken zwischen 1,4 und 1,85 Tonnen.
Zehn Jahre Entwicklungszeit
Der Ursprung der Idee liegt in den USA, doch es war das Team um den chinesischen Akademiker Zhang Wenhai, das die Flash-Schmelztechnologie zur Einsatzreife weiterentwickelte. Die Forscher haben eine Dekade dafür gebraucht, die Methode zu perfektionieren, und die Technologie hat Labor- und Pilottests bereits erfolgreich bestanden.
Die Technik könnte nicht nur die Stahlherstellung revolutionieren, sondern auch dabei helfen, die globale Führungsrolle Chinas in diesem Sektor noch auszuweiten und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck der Stahlindustrie weltweit erheblich zu reduzieren.
Chinas Stahlproduktion ist größer als die der übrigen Welt zusammengenommen. Insgesamt wurden 2023 im Reich der Mitte rund eine Milliarde Tonnen Rohstahl erzeugt. Weltweit lag die Produktion bei knapp 1,9 Mrd. Tonnen.
Die Dominanz bei der Stahlherstellung hat China einen Vorsprung in Schlüsselindustrien wie dem Hochgeschwindigkeitsverkehr, dem Schiffsbau und der Automobilherstellung verschafft. Zum Vergleich: Deutschland lag 2023 mit einer Produktion von 35,4 Mio. Tonnen weltweit auf Rang sieben – nach Russland und Südkorea und vor der Türkei.