TY - THES

T1 - Untersuchung ausgewählter Einflüsse auf Kinetik und Morphologie der wasserstoffbasierten Reduktion von Eisenerzkonzentraten

AU - Engel, Julia Katharina

N1 - gesperrt bis 15-02-2026

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - In den letzten Jahren lag der Fokus vermehrt auf der Klimaerwärmung und dem Schutz der Umwelt. So sind auch in der Eisen- und Stahlerzeugung verstärkt Forderungen nach energieärmeren und umweltfreundlicheren Verfahren aufgetreten. Um den CO2-Emissionen in der Industrie entgegen zu wirken und den Vorgaben der Politik zu entsprechen, sind die bestehenden Verfahren zur Eisenerzeugung nicht ausreichend. Als vielversprechende Lösung gilt die Entwicklung eines auf wasserstoff-basierten Direktreduktionsverfahrens. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde daher das Reduktionsverhalten von magnetitischen und hämatitischen Feinsteisenerzen unter Wasserstoff bei definierten Temperaturen untersucht. Zudem konnte der Einfluss einer oxidierenden Vorbehandlung im Falle von Magnetit auf das Reduktionsverhalten aufgezeigt werden. Für die Reduktionsversuche kam ein Hochdruck-Thermogravimeter zum Einsatz. Als Reaktionsgas kam zum einen reiner Wasserstoff und zum anderen ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigten, dass die Voroxidation bei Magnetit zu einer Verbesserung der Reduzierbarkeit führen. Bei der Reduktion mit Wasserstoff / Wasserdampf Gasgemischen war bei Temperaturen unter 700 °C eine signifikante Verringerung der Reduktionsrate, als bei der Reduktion mit reinem Wasserstoff, zu erkennen. Mit Hilfe der Multi-Schritt-Kinetik Analyse, auf Basis der von Johnson-Mehl-Avrami entwickelten Methode, sind die limitierenden Mechanismen während der Reduktion identifizierbar. Die Ergebnisse wurden anhand der Aufnahmen von Licht- und Rasterelektronenmikroskop bestätigt.

AB - In den letzten Jahren lag der Fokus vermehrt auf der Klimaerwärmung und dem Schutz der Umwelt. So sind auch in der Eisen- und Stahlerzeugung verstärkt Forderungen nach energieärmeren und umweltfreundlicheren Verfahren aufgetreten. Um den CO2-Emissionen in der Industrie entgegen zu wirken und den Vorgaben der Politik zu entsprechen, sind die bestehenden Verfahren zur Eisenerzeugung nicht ausreichend. Als vielversprechende Lösung gilt die Entwicklung eines auf wasserstoff-basierten Direktreduktionsverfahrens. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde daher das Reduktionsverhalten von magnetitischen und hämatitischen Feinsteisenerzen unter Wasserstoff bei definierten Temperaturen untersucht. Zudem konnte der Einfluss einer oxidierenden Vorbehandlung im Falle von Magnetit auf das Reduktionsverhalten aufgezeigt werden. Für die Reduktionsversuche kam ein Hochdruck-Thermogravimeter zum Einsatz. Als Reaktionsgas kam zum einen reiner Wasserstoff und zum anderen ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigten, dass die Voroxidation bei Magnetit zu einer Verbesserung der Reduzierbarkeit führen. Bei der Reduktion mit Wasserstoff / Wasserdampf Gasgemischen war bei Temperaturen unter 700 °C eine signifikante Verringerung der Reduktionsrate, als bei der Reduktion mit reinem Wasserstoff, zu erkennen. Mit Hilfe der Multi-Schritt-Kinetik Analyse, auf Basis der von Johnson-Mehl-Avrami entwickelten Methode, sind die limitierenden Mechanismen während der Reduktion identifizierbar. Die Ergebnisse wurden anhand der Aufnahmen von Licht- und Rasterelektronenmikroskop bestätigt.

KW - hydrogen-based direct reduction

KW - kinetic

KW - johnson-meh-avrami

KW - multi-step kinetic analysis

KW - hydrogen

KW - wasserstoff-basiertes Direktreduktionsverfahren

KW - Johnson-Mehl-Avrami

KW - Wasserstoff

KW - thermogravimetrische Analyse

KW - Kinetik

M3 - Masterarbeit

ER -