Einführung
Die weltweite Nachfrage nach Eisen und Stahl nimmt ständig zu, während die Preise für Rohstoffe, Energie und Transport weiter steigen. Herkömmliche Anlagen erfordern ein großes Kapitalbudget und verursachen hohe Energiekosten. Die Koksöfen und Sinteranlagen in einem integrierten Stahlwerk sind nicht nur teuer, sondern verursachen aufgrund ihres hohen Kohlendioxidausstoßes auch erhebliche umweltbelastende Emissionen.
Die Direktreduktion von Eisen (DRI) ist ein Verfahren zur Reinigung von Eisenerzen bei niedrigeren Temperaturen, mit geringerem Energiebedarf und in kleineren Anlagen. Das DRI-Verfahren nutzt Erdgas zur Reduktion von Eisenerz, um einen „Eisenschwamm“ zu erzeugen, dessen Eisenkonzentration (90–94 %) der von Roheisen ähnelt. Dieser Eisenschwamm ist ein hervorragendes Ausgangsmaterial für die Elektroöfen der Miniwerke. DRI-Anlagen ziehen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich, da sie ein wirtschaftliches und umweltverträgliches Verfahren zur verlässlichen Bereitstellung von reinem Eisen darstellen, insbesondere angesichts der Verfügbarkeit von kostengünstigem Schiefergas.
Warum ist die Phasenidentifizierung mittels Röntgendiffraktion wichtig?
Die Kenntnis der mineralogischen Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien ist für das DRI-Verfahren ein entscheidender Faktor bei der Kostenkontrolle und der Prozessoptimierung. Die Identifizierung der Mineralzusammensetzung der eingehenden Rohstoffe ist für die DRI-Verarbeiter aus mehreren Gründen von Vorteil:
- Die Rohstoffkosten hängen von der Qualität des Erzes ab. Durch die Untersuchung des eingehenden Erzes kann festgestellt werden, ob es sich bei dem Rohmaterial um ein minderwertiges oder ein hochwertiges Erz handelt.
- Die Kenntnis der Mineralzusammensetzungdes Erzes hilft den Betreibern, die optimalen Verarbeitungsbedingungen wie Temperatur und chemische Mischung zu bestimmen, um ein optimales Verhältnis von hoher Ausbeute und Produktionskosten zu erzielen.
- Durch die kontrollierte Sortenauswahl können Betreiber einerseits eine einheitliche Mineralzusammensetzung gewährleisten und andererseits die Anlagenbedingungen stabilisieren.
Die Bestimmung der Mineralzusammensetzung für DRI kann die Rohstoffkosten, die Verarbeitungskosten und den Preis des Endprodukts beeinflussen. Mithilfe der Röntgendiffraktion (RD) können wichtige Eisenerzminerale wie hochwertiges Hämatit und minderwertiges Magnetit und Goethit identifiziert und quantifiziert werden. Außerdem können Gangminerale wie Tonerde, Kieselsäure, Gibbsit, Quarz und Kaolinit identifiziert werden, die die Aufbereitung erschweren.
Die folgenden Diffraktogramme von Rohmaterial aus einem DRI-Betrieb zeigen die bevorzugten Phasen von Hämatit und Magnetit; alle beobachteten Peaks entsprechen den Erwartungen für diese beiden Mineralphasen.
Gleichzeitig muss der Prozess überwacht werden, um die vollständige Reduzierung des Erzes von seiner Oxidform zu elementarem Eisen sicherzustellen. Eine unvollständige Reaktion führt zu finanziellen Verlusten durch geringere Ausbeuten. Wird der Prozess hingegen länger als nötig hinausgezögert, führt dies zu finanziellen Verlusten durch den zusätzlichen Energie- und Brennstoffverbrauch.
Röntgendiffraktion identifiziert die verschiedenen Phasen. Zur Quantifizierung der Ergebnisse wird die Methode des relativen Intensitätsverhältnisses (RIR) verwendet.
Der RD-Analysator von Olympus kann feststellen, wann der Reduktionsprozess abgeschlossen ist.
Die Röntgendiffraktionsanalyse ist eine zuverlässige Methode zur Identifizierung der Mineralzusammensetzung eines Erzes und der Prozessphasen. In DRI-Anlagen werden derzeit nasschemische Verfahren eingesetzt, die bei der Identifizierung der Mineralphasen nicht so genau sind. Teilweise werden Proben zur RD-Analyse an ein externes Labor geschickt, was zeit- und kostenaufwändig sein kann. Olympus bietet ein tragbares RD-Gerät an, um Analysen vor Ort durchführen zu können. Dank der einfachen Probenvorbereitung und der kurzen Analysezeit können Betreiber mehrere Proben testen, um ihr Rohmaterial und ihren Prozess vollständig zu überwachen und Entscheidungen direkt vor Ort zu treffen.
ZusammenfassungDie Röntgendiffrationsanalysatoren von Olympus verwenden eine patentierte Technologie, die für das Mars-Rover-Programm der NASA entwickelt wurde. Sie ermöglichen schnelle Vor-Ort-Messungen von DRI-Rohstoffen zur Qualitätssicherung und Prozesskontrolle.
Vorteile:
|  Portabler TERRA RD-Analysator |
