Die Chancen des Pelletierens für die Eisenerzaufbereitung

Die Technologie des Pelletierens von Eisenerzen wird seit Jahrzehnten angewendet. Die Grundprinzipien sind die Gleichen, aber es gibt noch Raum für Verbesserungen.

Dr. Metodi Zlatev Vertriebsleiter

Dr. Jan Lampke Pelletierexpert

Die Experten der HAVER NIAGARA GmbH: Der Vertriebsleiter Dr. Metodi Zlatev und der Pelletierexperte Dr. Jan Lampke erläuterten diese Verbesserungen im exklusiven Experteninterview.

Wie populär ist das Pelletieren in der Eisenerzindustrie?

Der beständige Bedarf an Eisenerz führt zu der Notwendigkeit, auch minderwertige Lagerstätten abzubauen. Der verminderten Qualität der natürlichen Ressourcen stehen wirtschaftliche, ökologische und technologische Restriktionen gegenüber, die eine Aufbereitung des gewonnenen Eisenerzes erfordern. Eine Anreicherung des Eisenerzes kann durch die Abtrennung unerwünschter Bestandteile erreicht werden. Diese Anreicherung von Eisenerz stellt in der Stahlproduktion einen signifikanten Verfahrensschritt dar. Bei der Anreicherung wird der größte Teil der Nebengesteine abgetrennt. Dadurch werden Transportkosten reduziert und die Produktionsrate von Hochofen und Direktreduktionsanlage gesteigert. Da das bis zur Aufschlusskorngröße zerkleinerte und aufkonzentrierte Eisenerzkonzentrat weder transport- noch gebrauchsfähig ist, muss es agglomeriert werden. Die Aufbauagglomeration von Eisenerzkonzentrat im Pelletierteller ist daher ein unverzichtbarer Bestandteil der Aufbereitung von Eisenerz.

Wird diese Methode immer bekannter/beliebter? Und warum?

Die weltweite Roheisenproduktion entwickelte sich in den Jahren 2007 bis 2015 mit einer jährlichen Steigerung von ca. 3,5%. Die Eisenerzfördermenge im Jahr 2019 wird mit 2,850 Mrd. t angegeben, bis 2028 soll laut konservativen Prognosen eine globale Eisenerzfördermenge von 3,119 Mrd. t erreicht werden, was einem jährlichen Anstieg von nur noch 0,9 % entspricht. Demgegenüber steht eine bis 2025 erwartete Steigerung der globalen Pelletierkapazitäten von 5.5 % per annum. Diese Zahlen verdeutlichen eindrucksvoll, dass die Aufbauagglomeration im Pelletierteller nicht nur bekannter, sondern auch beliebter wird.

In den Jahren von 2005 bis 2015 konnte eine stabile weltweite Produktion von nur 56 Mio. t Eisenschwamm (DRI) beobachtet werden. Trotz vielfältiger Entwicklungen und moderner Technologien der Direktreduktionsverfahren zeigte sich noch immer eine deutliche Branchenfokussierung auf die konventionelle Hochofen-Konverter-Route. Neuste Bestrebungen zur Verringerung des weltweiten CO₂-Ausstoßes zeigen jedoch eine Trendwende auf. Alleine von 2017 bis 2018 ist die globale DRI-Produktion um 11.6 % gestiegen, im Folgejahr nochmals um 7%. Moderne Direktreduktionsanlagen verwenden designte Eisenerzpellets, mit ganz speziellen Pelletgrößenverteilungen und Basizitäten. Diese können nur mit modernen Pelletiertellern wirtschaftlich sinnvoll produziert werden.

Welche Ausrüstung braucht man für die Vorbereitung des Materials für den Pelletierprozess?

Zur Anreicherung des Eisenerzes ist es notwendig, das Erz bis zur Aufschlusskorngröße zu zerkleinern und Sortierprozessen wie Magnetscheidung und Flotation zuzuführen. Das dadurch produzierte Eisenerzkonzentrat wird anschließend mit Bindemittel, z.B. Bentonit oder organischen Bindemitteln, wie Carboxymethylcellulose und Polyacrylamid vermengt.

Durch Wasseraufgabe im Pelletierteller wird ein Aufquellen des Bentonits erreicht. Dabei zerfällt das Bentonit in kleine Plättchen, welche sich mit den Eisenerzkonzentrat-Partikeln wie auch untereinander verbinden. Während des Trocknungsvorgangs der Pellets entstehen dadurch stoffliche Brücken zwischen den Eisenerzkonzentrat-Partikeln, welche die Trockenfestigkeit der Agglomerate deutlich steigern. Beim anschließenden Brennen bzw. Härten der Pellets wirken die Sodium- bzw. Kalzium-Komponenten als Fließmittel, wodurch die Schmelztemperatur der Grundsubstanz verringert und somit lokale Schmelzbrücken bei Temperaturen unterhalb der eigentlichen Schmelztemperatur des Eisenerzkonzentrates erzeugt werden. Da der Bentonit während des Agglomerationsprozesses einen Teil der Pelletierflüssigkeit bindet, stellt er ein robustes Bindemittel mit einem breiten Bereich der Einsatzgrenzen dar.

Problematisch stellt sich allerdings der Eintrag der Mineralkomponenten dar, wobei im Speziellen durch den erhöhten SiO2-Gehalt der Eisenerzkonzentrat-Pellets der Energiebedarf zur Reduktion und Schmelzung derer gesteigert wird. Zudem steigt der Anteil an auszutragender Schlacke bzw. Verunreinigung im DRI. Daher gibt es, speziell im Bereich der DR-Pellets immer intensivere Bestrebungen, dieses Bindemittel weitgehend durch organische Bindemittel zu ersetzten.

Wie entwickelt sich die Pelletiertechnologie allgemein?

Zur ressourcenschonenden Erzeugung von Roheisen und Eisenschwamm sind geeignete Pellets notwendig. Diese zeichnen sich neben metallurgischen Zielgrößen im Speziellen durch eine enge Partikelgrößenverteilung und ein hohes Rundheitsmaß aus. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Betriebsbedingungen des Pelletiertellers die Pelletqualität stark beeinflussen. Daher sind Pelletierteller notwendig, mit denen unsere Kunden sowohl auf sich ändernde Materialeigenschaften wie auch auf geänderte Zielgrößen des Produktes reagieren können.

Gibt es regionale Unterschiede?

Wir verzeichnen ein globales Interesse an der multidimensionalen Automatisierung unserer Pelletierteller. Der osteuropäische Markt erscheint besonders interessiert an der HAVER SCARABAEUS-Technologie.

Welche Firmen sind bereits mit Pelletiertellern ausgestattet und warum hat sich der Kunde gezielt für dem HAVER SCARABAEUS entschieden?

Metinvest und Ferrexpo sind bereits mit dem HAVER SCARABAEUS ausgestattet.  Beide Unternehmen haben festgestellt, dass zur Produktion enger Partikelgrößenverteilungen für Direktreduktionsprozesse innovative Technik notwendig ist, die den Anlagenbedienern vielfältige Möglichkeiten gibt, den Pelletierprozess zu stabilisieren und ein optimales Ausbringen zu erreichen. Die moderne SCARABAEUS-Technologie, bestehend aus dem Pelletierteller HAVER SCARABAEUS, einer Partikelgrößenanalyse der Pellets mit der HAVER Momentum und das HAVER Process Management System bietet die Möglichkeit, die Erfahrung der Anlagenbediener für die Zukunft zu konservieren und mit innovativer Technologie zu optimieren. Nur so können ideale DR-Pellets produziert werden.

Welchen Service / Unterstützung bietet HAVER NIAGARA dem Kunden beim Entscheidungs- / Ausarbeitungsprozess?

HAVER & BOECKER Niagara unterstützt Sie bei der Entwicklung und Optimierung Ihrer Prozesse, Maschinen und Anlagen. In unserem Technikum stehen verschiedene Prüfgeräte zur Pelletierung zur Verfügung. Das Ziel des HAVER Process Engineering ist es, Ihre technischen Anforderungen und wirtschaftlichen Ansprüche zu erfüllen. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, sich auf den gesamten Pelletierprozess zu konzentrieren, beginnend mit der Rohstoffaufbereitung, Dosier-, Misch- und Bindemittelbehandlung. Die Kernkomponenten der Pelletierung werden im Detail fokussiert, um den notwendigen Aufwand der Endproduktklassierung, des Materialumlaufes sowie der Entstaubung zu minimieren und dabei höchsten Standards der Prozess- und Mitarbeitersicherheit sowie des Umweltschutzes zu erfüllen.

Im HAVER INSTITUT, einem An-Institut der TU BERGAKADEMIE FREIBERG werden maßgeschneiderte Aufbereitungsprozesse unter Anwendung anerkannter technischer Normen und Standards erarbeitet, um Einsparungen im gesamten Ressourceneinsatz unserer Kunden zu erzielen.