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EP4545655A1 - Method for producing steel in a plant composite - Google Patents

Method for producing steel in a plant composite Download PDF

Info

Publication number
EP4545655A1
EP4545655A1 EP23206471.7A EP23206471A EP4545655A1 EP 4545655 A1 EP4545655 A1 EP 4545655A1 EP 23206471 A EP23206471 A EP 23206471A EP 4545655 A1 EP4545655 A1 EP 4545655A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
converter
gas
direct reduction
carbon
iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23206471.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan-Eric Ehlers
Nina KOLBE
Tobias LEWE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority to EP23206471.7A priority Critical patent/EP4545655A1/en
Publication of EP4545655A1 publication Critical patent/EP4545655A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/527Charging of the electric furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073Selection or treatment of the reducing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C21B13/143Injection of partially reduced ore into a molten bath
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B19/00Combinations of different kinds of furnaces that are not all covered by any single one of main groups F27B1/00 - F27B17/00
    • F27B19/04Combinations of different kinds of furnaces that are not all covered by any single one of main groups F27B1/00 - F27B17/00 arranged for associated working
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/26Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/527Charging of the electric furnace
    • C21C2005/5282Charging of the electric furnace with organic contaminated scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00Exhaust gas
    • C21C2100/02Treatment of the exhaust gas

Definitions

  • the invention relates to a process for steel production in a plant network.
  • the object of the invention is to provide an improved coordination of the process steps of a steel production process.
  • the invention is solved by a method having the features of claim 1.
  • the invention is also solved by a method having the features of claim 16.
  • a process for steel production in a plant network is planned.
  • the plant network comprises a converter for refining a provided iron melt into crude steel in a converter process.
  • the provided iron melt preferably originates from a blast furnace or a direct reduction reactor, or both a blast furnace and a direct reduction reactor.
  • the conditioning of a provided iron melt into the intermediate product crude steel which is to be considered the end product within the scope of this application.
  • the process according to the invention thus has the advantage, among other things, of being carried out in a plant network that, with the converter, has a known and often already existing unit. The effort required to provide a plant network is thereby reduced.
  • the plant also has a gas pipeline system connected to the converter, which is used to carry converter gas that is released in the converter during the converter process.
  • the plant network includes a chemical plant, which is supplied with converter gas from the converter process via the stationary gas pipeline system.
  • a Synthesis gas is produced upstream of the chemical plant or in the chemical plant, on the basis of the converter gas or a portion of the converter gas.
  • the synthesis gas is subsequently enriched with H2 using a mixing device coupled to the gas line system or alternatively in a mixing unit within the chemical plant, so that the synthesis gas subsequently contains the components carbon monoxide and/or carbon dioxide as well as hydrogen in the intended ratio.
  • the subsequent product methanol CH 3 OH is produced from the synthesis gas or with the enriched synthesis gas.
  • converter gases containing a high proportion of CO can be reused in an effort to prevent the escape of CO compounds into the atmosphere as best as possible.
  • a synthesis gas which is provided as a starting mixture by processing, i.e. at least purifying, the converter gas.
  • This synthesis gas is then particularly preferably enriched with H2 as an enriched synthesis gas with the specified mixing ratio, often approximately in the ratio of one CO molecule to 2 H2 molecules, and serves as a starting material for the production of methanol.
  • the chemical plant used for the production of methanol CH3OH is, due to its coupling with the gas pipeline system, part of the plant network used according to the invention. The procedure according to the invention and its developments can therefore achieve the use of gases arising during steel production, namely the converter gases, for the efficient production of the extremely important chemical raw material methanol.
  • Methanol can be produced in the chemical plant using the CO, CO 2 and H 2 fractions obtained from the converter gas, based on the reactions CO + 2 H 2 ⁇ CH 3 OH and CO 2 + 3 H 2 ⁇ CH 3 OH + H 2 O.
  • the optional addition of H 2 molecules can be provided, for example with regard to the stoichiometric optimization for the two reactions mentioned above.
  • the converter process takes place with the addition of organically coated steel scrap.
  • the addition of steel scrap to the converter process has several advantages. Firstly, the addition of steel scrap can be used to cool the converter if necessary, thus enabling the temperature in the converter to be regulated within certain limits. Furthermore, the addition of steel scrap to the converter process ensures that a starting material is added for the production of the steel which, in terms of its chemical composition, is already close to the target composition, so that oxidation processes, in particular those leading to CO2 , are reduced in their extent relative to the tonnage. Furthermore, the addition of steel scrap makes it possible to regulate the atomic composition of the melt within certain limits.
  • a paint may be provided as an organic coating; in this case, the organically coated steel scrap is painted steel scrap.
  • the organic coating can be, for example, a film made of PP or PET.
  • the measure to introduce organically coated steel scrap into the converter process is based on the knowledge that at the temperatures prevailing in the converter, the pyrolytic combustion of the organic coating is to be expected, whereby the resulting gases, which contain a high proportion of CO and CO 2 , is largely unproblematic due to the further use of the converter gas as a starting material for a synthesis gas - as the developers of the present development have recognized. Due to the chemical composition of the base materials of conventional organic coatings, for example conventional paints, it is to be expected that the addition of organically coated steel scrap will result in an increase in the CO content in the converter gas within a range.
  • the carbon content of the organic coating contained in the steel scrap is at least 30 atomic%.
  • a proportion of more than 10 wt.% of the melt preferably more than 20 wt.% of the melt, particularly preferably more than 30 wt.% of the melt, comes from molten steel scrap.
  • the plant combination comprises a blast furnace for reducing and melting iron ore to form an iron melt, which is used as the iron melt to be provided according to the invention.
  • the plant network includes, among other things, a direct reduction reactor for the direct reduction of iron ore to sponge iron.
  • the direct reduction reactor is a facility in which a solid-state reaction takes place, removing oxygen from the iron ore.
  • the reducing agents used for this process include coal or natural gas, or, more recently and expectedly increasingly in the future, atomic or molecular hydrogen.
  • the reaction takes place at a temperature below the melting point of the iron ore, so its external form remains largely unchanged. This fact gives rise to the commonly used term "sponge iron" for the product of the processes taking place in the direct reduction reactor.
  • the direct reduction reactor can, for example, be designed as a shaft furnace with a reduction zone through which the iron ore flows in the opposite direction to the direction of the reducing gas.
  • Direct reduction reactors as such are well known in practice.
  • Iron ore is fed into the direct reduction reactor and reduced to sponge iron in the direct reduction reactor under the action of a reducing agent.
  • the production of sponge iron in a direct reduction reactor is followed by melting in an electric melting furnace. If necessary, a further treatment of the melt follows, in which it is freed from oxygen-affine components by blowing in oxygen.
  • This step can be carried out, for example, in a converter steelworks of a known type, as is known in particular from steel production using the blast furnace route. According to the invention, such a converter process is carried out as explained above.
  • the iron ore preferably passes through the direct reduction reactor in continuous operation.
  • the iron ore is reduced to sponge iron using a reducing gas, in particular molecular hydrogen and/or natural gas.
  • a reducing gas in particular molecular hydrogen and/or natural gas.
  • the process control and the process parameters result in the iron ore being converted to sponge iron with a degree of metallization that is usually more than 80 percent, preferably more than 90 percent, and particularly preferably more than 95 percent, at the point where the sponge iron exits the direct reduction plant.
  • the system combination also has an electric furnace, which is used for Melting the sponge iron to form an iron melt, which is refined in the converter as the iron melt to be provided according to the invention.
  • the heat for melting the sponge iron is generated electrically. Any type of electrically powered electric furnace is suitable.
  • An electric furnace also known as an electric heating system for melting metal or heating liquid metal, can be an electric arc furnace (EAF), where arcs are formed between the electrode and the metal.
  • EAF electric arc furnace
  • Possible designs include an alternating current electric arc furnace (EAFac), a direct current electric arc furnace (EAFdc), and a ladle furnace (LF).
  • a preferred option is the use of an electric furnace operating with arc resistance heating.
  • Such an electric furnace operates on the principle of forming arcs between the electrode and the charge and heating the charge or slag, particularly by means of the Joule effect.
  • Melting furnaces with arc resistance heating can, for example, be designed as submerged electric arc furnaces (SAF), in which the electrode is immersed in the charge or slag, as alternating current submerged arc furnaces (SAFac), or as direct current submerged arc furnaces (SAFdc).
  • SAFac alternating current submerged arc furnaces
  • SAFdc direct current submerged arc furnaces
  • Other designs are furnaces in which the electrode ends just above the slag. In this type of furnace, the slag is not shielded by the charge, at least in the area of the electrode. The slag is therefore open at the top, and the brush-shaped arc ( brush arc ) visible from above.
  • This furnace type is called an open slag bath furnace (
  • the electric furnace is particularly preferably designed as a submerged electric arc furnace ( SAF).
  • SAF submerged electric arc furnace
  • the electric furnace is particularly preferably designed as an open slag bath furnace (OBSF).
  • OBSF open slag bath furnace
  • the sponge iron produced in the direct reduction reactor is then transported to the electric furnace and melted into an iron melt.
  • additives are added to the electric furnace, particularly one or more of hard coal, natural gas, or steel scrap.
  • the molten iron produced in the electric furnace is then conditioned into crude steel in the converter.
  • a tapping is carried out from the electric furnace at discrete intervals, the extracted material is transported to the converter, fed into it, and treated there in a converter process, preferably in a converter process familiar from the blast furnace route in the manner described above, in particular by means of oxygen injection.
  • the plant combination comprises the direct reduction reactor and the electric furnace
  • the knowledge is used that in the novel intended production of steel by means of a route consisting of a direct reduction reactor with a downstream electric furnace and subsequent implementation of a converter process in a known manner or based on the known manner, it has surprisingly turned out to be necessary that an iron melt in liquefied form is used for the converter process which has a sufficiently high level of carbon for the intended converter processes.
  • the direct reduction is carried out with hydrogen in the direct reduction reactor, wherein a particle number fraction of the hydrogen atoms used for direct reduction of at least 0.9, preferably of at least 0.95, are present as H 2 molecules.
  • the direct reduction is carried out exclusively with molecular hydrogen.
  • the use of the highest possible proportion of H 2 for the direct reduction has the advantage that - unlike, for example, in the Use of natural gas is the case - the formation of CO2 during direct reduction is minimized or completely avoided in accordance with the proportion of molecular hydrogen in the direct reduction, which is desirable in the context of the efforts to minimize CO2 emissions against the background of the desired approximation to climate neutrality of the process.
  • the sponge iron be melted with the addition of carbon carriers to the electric furnace.
  • the addition of carbon carriers to the electric furnace has the effect of maintaining the temperature in the furnace, and the carbon content of the resulting melt can be adjusted by adjusting the amount of carbon carriers.
  • the electric furnace be a melting furnace with arc resistance heating.
  • a melting furnace with arc resistance heating has the advantage that, due to its typically non-flat design, it naturally counteracts undesirable nitrogen ingress into the molten iron. The resulting melts therefore offer excellent conditions for producing steels with a comparatively low nitrogen content in subsequent process steps. This has a beneficial effect on many steel properties and is therefore often desirable.
  • the addition of carbon carriers, in particular hard coal and/or natural gas, to the electric furnace is adjusted in such a way that a C content of between 2.0 wt.% and 4.5 wt.% is achieved in the melt.
  • the converter used is preferably an LD converter, i.e., a converter of the so-called Linz-Donauwitz design.
  • the use of an LD converter has the particular advantage that it is already present in many plant networks along the blast furnace route, so that the provision of a modified plant network for such a steelmaking process within the plant network can be achieved with reduced effort. Consequently, the advantageous use of converter gases in a chemical plant is also possible for steel production starting from direct reduction.
  • the target value of the CO content in the converter gas can be set to a value of at least 60 vol.%.
  • the process is carried out exclusively on the basis of direct reduction of iron ore to sponge iron in a direct reduction reactor, i.e., in other words, that no other unit for iron ore reduction is operated in the plant network other than one or more direct reduction reactors, in particular no blast furnace.
  • a proportion of at least 80 vol.% of the converter gas is fed into the chemical plant in order to achieve the material utilization of the highest possible proportion of the converter gas.
  • a further idea of the invention provides that methanol produced by a method according to the invention or one of its developments is used to produce an organic coating material, for example a paint, whereby an improvement in the circular economy is advantageously achieved.
  • a further concept of the invention provides a method for recycling carbon. This involves treating an iron melt in a converter process. This can be done, for example, in one of the ways described above.
  • Organically coated steel scrap is added to the molten iron and melted there.
  • the molten iron and the molten steel scrap are refined into crude steel, and a carbon-containing converter gas is produced as a byproduct.
  • the carbon-containing converter gas is withdrawn, and the withdrawn carbon-containing converter gas, or a portion of this withdrawn carbon-containing converter gas, is converted into a synthesis gas upstream of a chemical plant or within a chemical plant, wherein the synthesis gas is preferably also enriched with hydrogen. This can be done, for example, in the manner described above.
  • methanol is produced with the synthesis gas or the enriched synthesis gas, whereby the methanol is fed into the production of an organic coating material, for example a paint, on a carbon basis, whereby the produced coating material is applied as an organic coating on a steel and At the end of its life, it is returned to the converter process as organically coated steel scrap.
  • the organic coating is burned by pyrolysis in the converter process, and the carbon contained in the organic coating thus further enriches the converter gas with carbon.
  • a further aspect of the invention provides a process for carbon recycling.
  • This process comprises steel production in accordance with the invention or in a further development of the invention.
  • Methanol is produced according to the invention using synthesis gas produced according to the invention or the enriched synthesis gas, wherein the methanol is then fed to the production of an organic coating, for example a paint production, on a carbon basis, wherein the produced organic coating is applied to a steel and at the end of its life is returned to the converter process as organically coated steel scrap.
  • an organic coating for example a paint production, on a carbon basis
  • FIG. 1 a highly simplified block diagram illustrating a steel production process in a plant network that includes a direct reduction reactor to provide molten iron.
  • Steel is produced in a plant complex 1, which includes a direct reduction reactor 2, an electric furnace 3 and a converter 4.
  • a direct reduction reactor iron ore is converted into exposed to a reducing atmosphere, for example consisting of methane CH4 (in particular as natural gas) or of H2 or of a mixture of H2 and methane, whereby sponge iron is produced, which is then removed and fed into the electric furnace 3.
  • a reducing atmosphere for example consisting of methane CH4 (in particular as natural gas) or of H2 or of a mixture of H2 and methane
  • a reducing atmosphere for example consisting of methane CH4 (in particular as natural gas) or of H2 or of a mixture of H2 and methane
  • sponge iron is produced, which is then removed and fed into the electric furnace 3.
  • H2 With the aim of increasingly changing steel production towards climate neutrality of the process, it is particularly preferred to provide as high a proportion of the reducing atmosphere as H2 .
  • the sponge iron is melted to form an iron melt.
  • the gas pipeline system leads the converter gas, which is released in the converter during the converter process, into a processing unit 6, in which, by cleaning the remaining gas and adding H 2 , a synthesis gas enriched with H 2 is produced, which, after being passed on via a further section 5' of the gas pipeline system, is intended for use in a chemical plant 7.
  • the starting product is the downstream product methanol CH 3 OH is produced there.
  • This methanol can then be used for further processing into chemical products, for example, further processed in several steps into an organic coating material, for example finally in a paint factory 8, in order to be further processed into reusable paints.
  • the methanol can be further processed into aromatics or olefins, for example using known methanol-to-olefins (MTO) and methanol-to-aromatics (MTA) processes, or for example into one or more of ethene, propene, butene, benzene, toluene, o-, m-, p-xylene, which are then further processed into polyesters, melamine resins, polyurethanes, acrylates and/or epoxides and can be used as basic components of coating materials.
  • MTO methanol-to-olefins
  • MTA methanol-to-aromatics
  • ethene, propene, butene, benzene, toluene, o-, m-, p-xylene which are then further processed into polyesters, melamine resins, polyurethanes, acrylates and/or epoxides and can be used

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahlerzeugung in einem Anlagenverbund (1), wobei der Anlagenverbund (1) aufweist:
- einen Direktreduktionsreaktor (2) oder einen Hochofen,
- gegebenenfalls einen Elektroofen (3)
- einen Konverter (4),
- ein Gasleitungssystem (5, 5', 5"),
- gegebenenfalls ein Aufbereitungsaggregat (6), sowie
- eine Chemieanlage (7).
The invention relates to a method for steel production in a plant network (1), wherein the plant network (1) comprises:
- a direct reduction reactor (2) or a blast furnace,
- if necessary, an electric oven (3)
- a converter (4),
- a gas pipeline system (5, 5', 5"),
- if necessary, a processing unit (6), and
- a chemical plant (7).

Es ist vorgesehen, dass der Konverterprozess unter Zugabe von organisch beschichtetem Stahlschrott erfolgt. Aus dem Konvertergas oder einem Anteil des Konvertergases wird ein Synthesegas hergestellt und bevorzugt mit H2 angereichert. In der Chemieanlage wird mit dem Synthesegas oder dem angereicherten Synthesegas Methanol CH3OH hergestellt. Dieses kann kann, beispielsweise in einer Lackfabrik (8), zu einem organischen Beschichtungsmaterial weiterverarbeitet werden.

Figure imgaf001
The converter process is planned to involve the addition of organically coated steel scrap. Synthesis gas is produced from the converter gas or a portion of the converter gas and preferably enriched with H2 . In the chemical plant, methanol CH3OH is produced from the synthesis gas or the enriched synthesis gas. This can be further processed, for example, in a paint factory (8), into an organic coating material.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stahlerzeugung in einem Anlagenverbund.The invention relates to a process for steel production in a plant network.

Im Zuge der Bestrebungen, den CO2-Ausstoß in Zusammenhang mit Stahlherstellung zu reduzieren, erfährt der Ansatz einer mehrmaligen Nutzung von Kohlenstoffen zunehmende Beachtung.In the context of efforts to reduce CO2 emissions associated with steel production, the approach of reusing carbon is receiving increasing attention.

Dies gilt sowohl für die herkömmliche Stahlherstellung in der Hochofenroute als auch für im Rahmen der sogenannten grünen Transformation genutzte Varianten, beispielsweise für eine Direktreduktion-Elektrostahl-Route.This applies both to conventional steel production using the blast furnace route and to variants used in the context of the so-called green transformation, such as a direct reduction electric steel route.

In einer häufig verwendeten Art der herkömmlichen Stahlherstellung, bestehend aus der Roheisenherstellung in einem Hochofen mit anschließender Konditionierung des Roheisens im Konverterstahlwerk zum Rohstahl, wird in dem Konverter durch Aufblasen von Sauerstoff auf flüssiges Roheisen erreicht, dass störende Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Silizium, Schwefel und Phosphor entfernt werden. In diesen Prozess werden üblicherweise Zugabemittel zur Schlackenbildung, beispielsweise Kalk, und Legierungsmittel in den Konverter zugegeben. In dem Konverter entsteht ein Konvertergas, das beispielsweise zwischen 50 und 100 Vol.-% CO, 10 bis 20 Vol.-% N2, ca. 15 Vol.-% CO2 und 2 Vol.-% H2 aufweist. Bei der herkömmlichen Hochofenroute mit nachgeschaltetem Konverterstahlwerk ist es gängige Praxis, das Konvertergas einer energetischen Nutzung zuzuführen.In a frequently used method of conventional steel production, consisting of pig iron production in a blast furnace followed by conditioning of the pig iron in the converter steelworks to produce crude steel, oxygen is blown onto liquid pig iron in the converter to remove disruptive impurities such as carbon, silicon, sulfur and phosphorus. In this process, additives for slag formation, such as lime, and alloying agents are usually added to the converter. A converter gas is produced in the converter which contains, for example, between 50 and 100 vol.% CO, 10 to 20 vol.% N2 , approx. 15 vol.% CO2 and 2 vol.% H2 . In the conventional blast furnace route with a downstream converter steelworks, it is common practice to use the converter gas for energy purposes.

Mit der erwarteten verstärkten Nutzung von Direktreduktion und anschließendem Einschmelzen zur Stahlerzeugung gewinnen Bemühungen an Bedeutung, die Effizienz einer solchen Herstellungsroute zur Stahlerzeugung zu verbessern.With the expected increased use of direct reduction and subsequent smelting for steel production, efforts to improve the efficiency of such a production route for steel production are gaining importance.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abstimmung der Prozessschritte eines Verfahrens zur Stahlerzeugung bereitzustellen.Against this background, the object of the invention is to provide an improved coordination of the process steps of a steel production process.

Die Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung wird außerdem gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16.The invention is solved by a method having the features of claim 1. The invention is also solved by a method having the features of claim 16.

Es ist ein Verfahren zur Stahlerzeugung in einem Anlagenverbund vorgesehen.A process for steel production in a plant network is planned.

Erfindungsgemäß weist der Anlagenverbund einen Konverter zum Raffinieren einer bereitgestellten Eisenschmelze zu Rohstahl in einem Konverterprozess auf. Die bereitgestellte Eisenschmelze entstammt bevorzugt einem Hochofen oder einem Direktreduktionsreaktor oder sowohl einem Hochofen als auch einem Direktreduktionsreaktor. In dem Konverter wird die Konditionierung einer bereitgestellten Eisenschmelze zu dem im Rahmen dieser Anmeldung als Endprodukt zu betrachtenden Zwischenprodukt Rohstahl durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit unter anderem den Vorteil, in einem Anlagenverbund durchgeführt zu werden, der mit dem Konverter ein bekanntes und oftmals bereits vorhandenes Aggregat aufweist. Der Aufwand für die Bereitstellung eines Anlagenverbunds wird dadurch reduziert.According to the invention, the plant network comprises a converter for refining a provided iron melt into crude steel in a converter process. The provided iron melt preferably originates from a blast furnace or a direct reduction reactor, or both a blast furnace and a direct reduction reactor. In the converter, the conditioning of a provided iron melt into the intermediate product crude steel, which is to be considered the end product within the scope of this application. The process according to the invention thus has the advantage, among other things, of being carried out in a plant network that, with the converter, has a known and often already existing unit. The effort required to provide a plant network is thereby reduced.

Der Anlagenverbund weist zudem ein an den Konverter angekoppeltes Gasleitungssystem auf, das dem Führen von Konvertergas dient, welches im Konverter während des Konverterprozesses frei wird.The plant also has a gas pipeline system connected to the converter, which is used to carry converter gas that is released in the converter during the converter process.

Mit dem Gasleitungssystem gekoppelt weist der Anlagenverbund eine Chemieanlage auf, die mit dem stationär installierten Gasleitungssystem mit aus dem Konverterprozess entstammendem Konvertergas versorgt wird.Coupled with the gas pipeline system, the plant network includes a chemical plant, which is supplied with converter gas from the converter process via the stationary gas pipeline system.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass vor der Chemieanlage oder in der Chemieanlage auf Basis des Konvertergases oder eines Anteils des Konvertergases ein Synthesegas erzeugt wird. In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Synthesegas im Anschluss mit einer an dem Gasleitungssystem zugekoppelten Zumischvorrichtung oder alternativ in einem Mischaggregat innerhalb der Chemieanlage mit H2 angereichert, so dass das Synthesegas anschließend die Komponenten Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid sowie Wasserstoff im vorgesehenen Verhältnis enthält.According to the invention, it is now provided that upstream of the chemical plant or in the chemical plant, on the basis of the converter gas or a portion of the converter gas, a Synthesis gas is produced. In a preferred embodiment, the synthesis gas is subsequently enriched with H2 using a mixing device coupled to the gas line system or alternatively in a mixing unit within the chemical plant, so that the synthesis gas subsequently contains the components carbon monoxide and/or carbon dioxide as well as hydrogen in the intended ratio.

Erfindungsgemäß wird im Anschluss an die Erzeugung des Synthesegases oder an die Erzeugung des Synthesegases mit anschließender Anreicherung mit H2 in der Chemieanlage aus dem Synthesegas beziehungsweise mit dem angereicherten Synthesegas das Folgeprodukt Methanol CH3OH hergestellt.According to the invention, following the production of the synthesis gas or the production of the synthesis gas with subsequent enrichment with H 2 in the chemical plant, the subsequent product methanol CH 3 OH is produced from the synthesis gas or with the enriched synthesis gas.

Mit dieser Vorgehensweise können in dem Bestreben, ein Entweichen von C-O-Verbindungen in die Atmosphäre bestmöglich zu unterbinden, mit einem hohen Anteil an CO vorliegende Konvertergase weiterverwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hierfür vorgesehen, ein Synthesegas herzustellen, dass durch Aufbereitung, also zumindest: Reinigung, des Konvertergases als Ausgangsgemisch bereitgestellt wird, welches besonders bevorzugt sodann durch Anreicherung mit H2 als angereichertes Synthesegas mit vorgesehenen Mischungsverhältnis, häufig ungefähr im Verhältnis ein CO Molekül auf 2 H2-Moleküle, als Ausgangsstoff für die Herstellung von Methanol dient. Die für die Herstellung des Methanols CH3OH genutzte Chemieanlage ist infolge deren Kopplung mit dem Gasleitungssystem Bestandteil des erfindungsgemäß genutzten Anlagenverbunds. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise sowie ihre Weiterbildungen kann also erreicht werden, bei der Stahlerzeugung anfallende Gase, nämlich die Konvertergase, für die effiziente Herstellung des äußerst bedeutsamen Chemierohstoffs Methanol zu nutzen.With this procedure, converter gases containing a high proportion of CO can be reused in an effort to prevent the escape of CO compounds into the atmosphere as best as possible. Within the scope of the present invention, it is provided for this purpose to produce a synthesis gas which is provided as a starting mixture by processing, i.e. at least purifying, the converter gas. This synthesis gas is then particularly preferably enriched with H2 as an enriched synthesis gas with the specified mixing ratio, often approximately in the ratio of one CO molecule to 2 H2 molecules, and serves as a starting material for the production of methanol. The chemical plant used for the production of methanol CH3OH is, due to its coupling with the gas pipeline system, part of the plant network used according to the invention. The procedure according to the invention and its developments can therefore achieve the use of gases arising during steel production, namely the converter gases, for the efficient production of the extremely important chemical raw material methanol.

Mit den aus dem Konvertergas gewonnenen Anteilen an CO, CO2 und H2 kann in der Chemieanlage Methanol hergestellt werden, und zwar auf Basis der Reaktionen CO + 2 H2 → CH3OH sowie CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O. Entsprechend dem Molekülanzahlverhältnis von CO-Molekülen zu CO2-Molekülen kann die optionale Beimengung von H2-Molekülen vorgesehen werden, beispielsweise mit Hinblick auf die stöchiometrische Optimierung auf die oben genannten beiden Reaktionen hin.Methanol can be produced in the chemical plant using the CO, CO 2 and H 2 fractions obtained from the converter gas, based on the reactions CO + 2 H 2 → CH 3 OH and CO 2 + 3 H 2 → CH 3 OH + H 2 O. Depending on the molecule number ratio of CO molecules to CO 2 molecules, the optional addition of H 2 molecules can be provided, for example with regard to the stoichiometric optimization for the two reactions mentioned above.

Erfindungsgemäß erfolgt der Konverterprozess unter Zugabe von organisch beschichtetem Stahlschrott. Die Zugabe von Stahlschrott in den Konverterprozess hat mehrere Vorteile. Zum einen kann mit der Zugabe von Stahlschrott bei Bedarf eine Kühlung des Konverters erfolgen, sodass in gewissen Bandbreiten eine Regulierung der im Konverter herrschenden Temperatur möglich wird. Zum weiteren bewirkt die Zugabe von Stahlschrott in den Konverterprozess, dass für die Herstellung des Stahls ein Ausgangsmaterial beigemengt wird, welches in seiner chemischen Zusammensetzung bereits nahe an der Zielzusammensetzung liegt, sodass Oxidationsprozesse, insbesondere hin zu CO2, bezogen auf die Tonnage in ihrem Ausmaß reduziert werden. Ferner ist durch die Zugabe von Stahlschrott möglich, in gewissen Bandbreiten die atomare Zusammensetzung der Schmelze zu regulieren.According to the invention, the converter process takes place with the addition of organically coated steel scrap. The addition of steel scrap to the converter process has several advantages. Firstly, the addition of steel scrap can be used to cool the converter if necessary, thus enabling the temperature in the converter to be regulated within certain limits. Furthermore, the addition of steel scrap to the converter process ensures that a starting material is added for the production of the steel which, in terms of its chemical composition, is already close to the target composition, so that oxidation processes, in particular those leading to CO2 , are reduced in their extent relative to the tonnage. Furthermore, the addition of steel scrap makes it possible to regulate the atomic composition of the melt within certain limits.

Als organische Beschichtung kann beispielsweise ein Lack vorgesehen sein; in diesem Fall ist der organisch beschichtete Stahlschrott ein lackierter Stahlschrott.For example, a paint may be provided as an organic coating; in this case, the organically coated steel scrap is painted steel scrap.

Als organische Beschichtung kann beispielsweise eine Folierung aus PP oder PET vorgesehen sein.The organic coating can be, for example, a film made of PP or PET.

Die Maßnahme, organisch beschichteten Stahlschrott in den Konverterprozess einzuführen, beruht auf der Erkenntnis, dass bei den im Konverter herrschenden Temperaturen die pyrolytische Verbrennung der organischen Beschichtung zu erwarten ist, wobei die bei der pyrolytischen Verbrennung entstehenden, einen hohen Anteil CO und CO2 enthaltenen, Gase aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Weiternutzung des Konvertergases als Ausgangsstoff für ein Synthesegas - wie die Entwickler der vorliegenden Entwicklung erkannt haben - weitgehend unproblematisch ist. Aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Basisstoffe üblicher organischer Beschichtungen, beispielsweise üblicher Lacke, ist zu erwarten, dass die Zugabe von organisch beschichtetem Stahlschrott innerhalb einer Bandbreite eine Erhöhung des CO-Gehalts in dem Konvertergas zur Folge hat. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Reaktion der organischen Beschichtung aufgrund der typischerweise vorhandenen Polymerbasis der organischen Beschichtung bei Verbrennung in einem Konverterprozess der bekannten Art vorwiegend zu CO und nicht zu CO2 stattfindet. Die Eingabe von organisch beschichtetem Stahlschrott in die Konverterprozesse bewirkt, dass die Nutzung von solchen Stahlschrotten in einem Kreislaufprozess deutlich vereinfacht wird, da ansonsten erforderlich werdendes chemisches oder mechanisches Entfernen der Beschichtung, beispielsweise mittels Entlackens, zum derzeitigen Zeitpunkt nicht in großtechnischem Umfang bekannt ist oder wirtschaftlich ist. Daraus ergibt sich, dass auf Stahlschrott vorhandene organische Beschichtung über das Konvertergas und die vorgesehene Weiterverarbeitung zum Synthesegas mit der nachfolgenden Herstellung von Methanol in stofflicher Wiederverwendung als chemischer Basisstoff erneut genutzt werden kann. Damit wird ein Schritt in Richtung einer verbesserten Kreislaufwirtschaft bereitgestellt. Im Gegensatz zu der bislang bekannten energetischen Nutzung konnte nunmehr die stoffliche Nutzung von auf dem Stahlschrott als Bestandteil der Beschichtung vorhandenen Kohlenstoffs erreicht werden.The measure to introduce organically coated steel scrap into the converter process is based on the knowledge that at the temperatures prevailing in the converter, the pyrolytic combustion of the organic coating is to be expected, whereby the resulting gases, which contain a high proportion of CO and CO 2 , is largely unproblematic due to the further use of the converter gas as a starting material for a synthesis gas - as the developers of the present development have recognized. Due to the chemical composition of the base materials of conventional organic coatings, for example conventional paints, it is to be expected that the addition of organically coated steel scrap will result in an increase in the CO content in the converter gas within a range. It has been shown that the reaction of the organic coating, due to the polymer base typically present in the organic coating, takes place during combustion in a converter process of the known type predominantly to form CO and not CO 2. The introduction of organically coated steel scrap into the converter processes has the effect of significantly simplifying the use of such steel scrap in a circular process, since the chemical or mechanical removal of the coating, for example by means of paint stripping, which would otherwise be necessary, is not currently known on a large industrial scale or is not economical. This means that the organic coating present on steel scrap can be reused as a chemical base material via the converter gas and the planned further processing into synthesis gas with the subsequent production of methanol. This represents a step toward an improved circular economy. In contrast to the previously known energy utilization, the material utilization of carbon present on steel scrap as a component of the coating has now been achieved.

Besonders bevorzugt ist, dass der Kohlenstoffanteil der im Stahlschrott enthaltenden organischen Beschichtung, beispielsweise Lack, mindestens 30 Atom-% beträgt.It is particularly preferred that the carbon content of the organic coating contained in the steel scrap, for example paint, is at least 30 atomic%.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zu jedem Zeitpunkt des Konverterprozesses ein Anteil von mehr als 10 Gew.-% der Schmelze, bevorzugt mehr als 20 Gew.-% der Schmelze, besonders bevorzugt mehr als 30 Gew.-% der Schmelze, aus erschmolzenem Stahlschrott entstammt.For example, it may be provided that at any time during the converter process a proportion of more than 10 wt.% of the melt, preferably more than 20 wt.% of the melt, particularly preferably more than 30 wt.% of the melt, comes from molten steel scrap.

Der Anlagenverbund weist in einer bevorzugten Weiterbildung einen Hochofen zum Reduzieren und Erschmelzen von Eisenerz zu einer Eisenschmelze auf, die als erfindungsgemäß bereitzustellende Eisenschmelze genutzt wird.In a preferred development, the plant combination comprises a blast furnace for reducing and melting iron ore to form an iron melt, which is used as the iron melt to be provided according to the invention.

Der Anlagenverbund weist in einer bevorzugten Weiterbildung unter anderem einen Direktreduktionsreaktor zum Direktreduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm auf.In a preferred further development, the plant network includes, among other things, a direct reduction reactor for the direct reduction of iron ore to sponge iron.

Der Direktreduktionsreaktor ist eine Anlage, in welcher eine Feststoffreaktion stattfindet, bei der Sauerstoff aus dem Eisenerz entfernt wird. Als Reduktionsmittel hierfür werden beispielsweise Kohle oder Erdgas oder, in jüngerer Vergangenheit und erwarteter Weise in der Zukunft verstärkt, atomarer beziehungsweise molekularer Wasserstoff als Reduktionsmittel genutzt. Die Reaktion findet bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Eisenerzes statt, sodass die äußere Form weitgehend unverändert bleibt. Aus diesem Umstand leitet sich für das Produkt der in dem Direktreduktionsreaktor stattfindenden Prozesse der üblich gewordene Begriff des Eisenschwamms ab.The direct reduction reactor is a facility in which a solid-state reaction takes place, removing oxygen from the iron ore. The reducing agents used for this process include coal or natural gas, or, more recently and expectedly increasingly in the future, atomic or molecular hydrogen. The reaction takes place at a temperature below the melting point of the iron ore, so its external form remains largely unchanged. This fact gives rise to the commonly used term "sponge iron" for the product of the processes taking place in the direct reduction reactor.

Der Direktreduktionsreaktor kann beispielsweise als Schachtofen ausgebildet sein mit einer Reduktionszone, die von dem Eisenerz entgegen der Reduktionsgasrichtung durchlaufen wird. Direktreduktionsreaktoren als solche sind aus der Praxis gut bekannt.The direct reduction reactor can, for example, be designed as a shaft furnace with a reduction zone through which the iron ore flows in the opposite direction to the direction of the reducing gas. Direct reduction reactors as such are well known in practice.

Es wird also Eisenerz in den Direktreduktionsreaktor eingegeben und in dem Direktreduktionsreaktor unter Einwirkung eines Reduktionsmittels zu Eisenschwamm reduziert.Iron ore is fed into the direct reduction reactor and reduced to sponge iron in the direct reduction reactor under the action of a reducing agent.

Die Stahlerzeugung basierend auf der Direktreduktion von Eisenerz findet in dem Bestreben der möglichst umfassenden Reduktion des CO2-Ausstoßes erhebliche Beachtung. In einer möglichen Ausführung folgt auf die Herstellung von Eisenschwamm in einem Direktreduktionsreaktor das Aufschmelzen in einem elektrischen Schmelzofen. Gegebenenfalls schließt sich in einem weiteren Schritt eine Behandlung der Schmelze an, in der sie mittels Einblasens von Sauerstoff von Sauerstoff-affinen Bestandteilen befreit wird. Dieser Schritt kann beispielsweise in einem Konverterstahlwerk bekannter Art durchgeführt werden, wie es insbesondere aus der Stahlerzeugung in Hochofenroute bekannt ist. Erfindungsgemäß wird ein derartiger Konverterprozess durchgeführt, wie oben erläutert.Steel production based on the direct reduction of iron ore is receiving considerable attention in the effort to reduce CO2 emissions as comprehensively as possible. In one possible embodiment, the production of sponge iron in a direct reduction reactor is followed by melting in an electric melting furnace. If necessary, a further treatment of the melt follows, in which it is freed from oxygen-affine components by blowing in oxygen. This step can be carried out, for example, in a converter steelworks of a known type, as is known in particular from steel production using the blast furnace route. According to the invention, such a converter process is carried out as explained above.

Bevorzugt durchläuft das Eisenerz den Direktreduktionsreaktor in einem kontinuierlichen Betrieb des Direktreduktionsreaktors. Beim Durchlaufen des Direktreduktionsreaktors wird das Eisenerz mittels reduzierenden Gases, insbesondere mittels molekularen Wasserstoffs und/oder mittels Erdgases, zu Eisenschwamm reduziert. Die Verfahrensführung und die Prozessparameter, beispielsweise die Verbleibdauer des Eisenerzes in dem Direktreduktionsreaktor und die Durchflussrate an reduzierendem Gas, bewirken, dass das Eisenerz zu Eisenschwamm umgewandelt wird mit einem Metallisierungsgrad, der meistens mehr als 80 Prozent, bevorzugt mehr als 90 Prozent, besonders bevorzugt mehr als 95 Prozent, am Ort des Austritts des Eisenschwamms aus der Direktreduktionsanlage heraus beträgt.The iron ore preferably passes through the direct reduction reactor in continuous operation. During the passage through the direct reduction reactor, the iron ore is reduced to sponge iron using a reducing gas, in particular molecular hydrogen and/or natural gas. The process control and the process parameters, such as the residence time of the iron ore in the direct reduction reactor and the flow rate of reducing gas, result in the iron ore being converted to sponge iron with a degree of metallization that is usually more than 80 percent, preferably more than 90 percent, and particularly preferably more than 95 percent, at the point where the sponge iron exits the direct reduction plant.

Der Anlagenverbund weist in einer solchen bevorzugten Weiterbildung außerdem einen Elektroofen auf, der zum Einschmelzen des Eisenschwamms zu einer Eisenschmelze dient, die als erfindungsgemäß bereitzustellende Eisenschmelze in dem Konverter raffiniert wird.In such a preferred development, the system combination also has an electric furnace, which is used for Melting the sponge iron to form an iron melt, which is refined in the converter as the iron melt to be provided according to the invention.

Bei der Nutzung eines Elektroofens wird die Wärme für das Aufschmelzen des Eisenschwamms elektrisch erzeugt. Dabei kommt jede Art eines elektrisch betriebenen Elektroofens in Betracht.When using an electric furnace, the heat for melting the sponge iron is generated electrically. Any type of electrically powered electric furnace is suitable.

Bei dem Elektroofen, auch als Elektrowärmeanlage zum Aufschmelzen von Metall oder Erhitzen von flüssigem Metall bezeichnet, kann es sich beispielsweise um einen Elektroofen mit direkter Lichtbogeneinwirkung (electric arc furnace, Akronym: EAF) handeln, wobei Lichtbögen zwischen der Elektrode und dem Metall gebildet werden. Mögliche Ausführungen sind Wechselstrom-Lichtbogen-Elektroofen (EAFac), Gleichstrom-Lichtbogen-Elektroofen (EAFdc) und Pfannenofen (Ladle furnace, Akronym: LF).An electric furnace, also known as an electric heating system for melting metal or heating liquid metal, can be an electric arc furnace (EAF), where arcs are formed between the electrode and the metal. Possible designs include an alternating current electric arc furnace (EAFac), a direct current electric arc furnace (EAFdc), and a ladle furnace (LF).

Eine bevorzugte Möglichkeit ist die Nutzung eines mit Lichtbogen-Widerstandserwärmung arbeitenden Elektroofens. Ein solcher Elektroofen funktioniert auf dem Prinzip, Lichtbögen zwischen der Elektrode und der Charge zu bilden und die Charge oder die Schlacke insbesondere mittels Joule-Effekts zu erwärmen. Schmelzöfen mit Lichtbogen-Widerstandserwärmung können beispielsweise als Lichtbogen-Reduktionsöfen (submerged electric arc furnace, Akronym: SAF), bei denen die Elektrode in die Charge oder Schlacke eingetaucht ist, als Wechselstrom-Lichtbogen-Reduktionsöfen (SAFac) oder als Gleichstrom-Lichtbogen-Reduktionsöfen (SAFdc) ausgebildet sein. Andere Ausführungen sind Öfen, bei denen die Elektrode knapp oberhalb der Schlacke endet. Bei diesem Ofentyp ist die Schlacke zumindest im Bereich der Elektrode nicht durch die Charge abgeschirmt. Die Schlacke ist also nach oben hin offen und der sich zur Schlacke ausbildende bürstenförmige Lichtbogen (brush arc) von oben einsehbar. Dieser Ofentyp wird als open slag bath furnace (OBSF) bezeichnet.A preferred option is the use of an electric furnace operating with arc resistance heating. Such an electric furnace operates on the principle of forming arcs between the electrode and the charge and heating the charge or slag, particularly by means of the Joule effect. Melting furnaces with arc resistance heating can, for example, be designed as submerged electric arc furnaces (SAF), in which the electrode is immersed in the charge or slag, as alternating current submerged arc furnaces (SAFac), or as direct current submerged arc furnaces (SAFdc). Other designs are furnaces in which the electrode ends just above the slag. In this type of furnace, the slag is not shielded by the charge, at least in the area of the electrode. The slag is therefore open at the top, and the brush-shaped arc ( brush arc ) visible from above. This furnace type is called an open slag bath furnace (OBSF).

Besonders bevorzugt ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Elektroofen als Lichtbogen-Reduktionsofen (submerged electric arc furnace, SAF) ausgebildet.In a further development of the method according to the invention, the electric furnace is particularly preferably designed as a submerged electric arc furnace ( SAF).

Alternativ besonders bevorzugt ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Elektroofen als open slag bath furnace (OBSF) ausgebildet.Alternatively, in a further development of the method according to the invention, the electric furnace is particularly preferably designed as an open slag bath furnace (OBSF).

Der in dem Direktreduktionsreaktor erzeugte Eisenschwamm wird also zu dem Elektroofen befördert und in dem Elektroofen zu einer Eisenschmelze eingeschmolzen. Dabei werden in Ausführungen des Verfahrens Zugabemittel in den Elektroofen eingegeben, insbesondere eines oder mehrere aus Steinkohle, Erdgas, Stahlschrott.The sponge iron produced in the direct reduction reactor is then transported to the electric furnace and melted into an iron melt. In some embodiments of the process, additives are added to the electric furnace, particularly one or more of hard coal, natural gas, or steel scrap.

Die in dem Elektroofen erzeugte Eisenschmelze wird also in dem Konverter zu Rohstahl konditioniert. Dazu wird beispielsweise in diskreten Abständen ein Abstich aus dem Elektroofen abgelassen, das entnommene Material zu dem Konverter transportiert und in diesen hineingegeben, und in diesem in einem Konverterprozess behandelt, bevorzugt in einem aus der Hochofenroute bekannten Konverterprozess in der eingangs beschriebenen Weise, insbesondere mittels Aufblasens von Sauerstoff.The molten iron produced in the electric furnace is then conditioned into crude steel in the converter. For this purpose, for example, a tapping is carried out from the electric furnace at discrete intervals, the extracted material is transported to the converter, fed into it, and treated there in a converter process, preferably in a converter process familiar from the blast furnace route in the manner described above, in particular by means of oxygen injection.

In der beschriebenen Weiterbildung, in welcher der Anlagenverbund den Direktreduktionsreaktor und den Elektroofen aufweist, wird die Erkenntnis genutzt, dass in der neuartigen vorgesehenen Herstellung von Stahl mittels einer Route aus Direktreduktionsreaktor mit nachgeschaltetem Elektroofen sowie hiernach folgender Durchführung eines Konverterprozesses in bekannter Weise oder angelehnt an die bekannte Weise sich überraschend als erforderlich herausgestellt hat, dass für den Konverterprozess eine Eisenschmelze in verflüssigter Form bereitgestellt wird, der ein für die vorgesehenen Konverterprozesse ausreichend hohes Maß an Kohlenstoff aufweist.In the described further development, in which the plant combination comprises the direct reduction reactor and the electric furnace, the knowledge is used that in the novel intended production of steel by means of a route consisting of a direct reduction reactor with a downstream electric furnace and subsequent implementation of a converter process in a known manner or based on the known manner, it has surprisingly turned out to be necessary that an iron melt in liquefied form is used for the converter process which has a sufficiently high level of carbon for the intended converter processes.

Daraus ergibt sich die Erkenntnis, dass eine Zugabe von insbesondere Kohlenstoff enthaltenden Zugabemitteln in den Elektroofen hinein zumindest in einem Maße erfolgt, dass Konverterprozesse möglich werden, die in üblicher Weise unter Emission von CO und CO2 erfolgen. Daraus ergibt sich wiederum der Umstand, dass auch bei einer Stahlerzeugung auf Basis einer Herstellung und Weiternutzung von Eisenschwamm mittels Direktreduktion zumindest in der beschriebenen Weiterbildung mit nachgeschalteter Kombination aus Elektroofen und Konverter überraschenderweise Konvertergas-Zusammensetzungen erhalten werden, die insbesondere einen hohen Anteil an Kohlenmonoxid aufweisen. Typische Zusammensetzungen des Konvertergases sind in diesem Fall beispielsweise zwischen 50 und 100 Vol.-% CO, dabei bevorzugt zwischen 60 und 70 Vol.-% CO, 10 bis 20 Vol.-% N2, ca. 15 Vol.-% CO2 und 2 bis 5 Vol.-% H2. Einen in der beobachteten Weise vorliegenden Konverterprozess mit entsprechend hohen Anteilen an CO und CO2 zu erhalten, ist aufgrund des Bestrebens nach einer Verringerung von C-O-Emissionen und der durchgehenden Nutzung der Direktreduktion mit dem Reduktionsgas H2 nicht intuitiv erwartbar gewesen.This results in the realization that the addition of additives, in particular those containing carbon, to the electric furnace takes place at least to an extent that converter processes become possible which usually occur with the emission of CO and CO 2. This in turn results in the fact that even in steel production based on the production and further use of sponge iron by means of direct reduction, at least in the described development with a downstream combination of electric furnace and converter, converter gas compositions are surprisingly obtained which in particular have a high proportion of carbon monoxide. Typical compositions of the converter gas in this case are, for example, between 50 and 100 vol.% CO, preferably between 60 and 70 vol.% CO, 10 to 20 vol.% N 2 , approx. 15 vol.% CO 2 and 2 to 5 vol.% H 2 . Obtaining a converter process in the observed manner with correspondingly high proportions of CO and CO 2 was not intuitively expected due to the aim of reducing CO emissions and the continuous use of direct reduction with the reducing gas H 2 .

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem Direktreduktionsreaktor das Direktreduzieren mit Wasserstoff durchgeführt wird, wobei ein Teilchenzahlanteil der bei dem Direktreduzieren zur Direktreduktion eingesetzten Wasserstoffatome von wenigstens 0,9, bevorzugt von wenigstens 0,95, als H2-Molekül vorliegen. Besonders bevorzugt wird das Direktreduzieren ausschließlich mit molekularem Wasserstoff durchgeführt wird. Die Nutzung eines möglichst hohen Anteils an H2 für die Direktreduktion hat den Vorteil, dass - anders als es beispielsweise bei der Nutzung von Erdgas der Fall ist - die Bildung von CO2 während der Direktreduktion entsprechend dem Anteil des molekularen Wasserstoffs an der Direktreduktion minimiert oder ganz vermieden wird, was im Zuge der Bestrebungen der Minimierung von CO2-Emissionen vor dem Hintergrund der angestrebten Annäherung an die Klimaneutralität des Verfahrens wünschenswert ist.In a preferred development of the process, it is provided that the direct reduction is carried out with hydrogen in the direct reduction reactor, wherein a particle number fraction of the hydrogen atoms used for direct reduction of at least 0.9, preferably of at least 0.95, are present as H 2 molecules. Particularly preferably, the direct reduction is carried out exclusively with molecular hydrogen. The use of the highest possible proportion of H 2 for the direct reduction has the advantage that - unlike, for example, in the Use of natural gas is the case - the formation of CO2 during direct reduction is minimized or completely avoided in accordance with the proportion of molecular hydrogen in the direct reduction, which is desirable in the context of the efforts to minimize CO2 emissions against the background of the desired approximation to climate neutrality of the process.

In besonders bevorzugter Weise wird das Direktreduzieren ausschließlich mit aus Wasserelektrolyse hergestelltem molekularem Wasserstoff durchgeführt. Mit dieser Verfahrensvariante geht der Vorteil einher, dass nicht nur bei der Direktreduktion unmittelbar, sondern auch bei der Gewinnung des hierfür genutzten molekularen Wasserstoffs CO2-Emissionen reduziert oder gar vollständig vermieden werden.Particularly preferred is direct reduction exclusively with molecular hydrogen produced from water electrolysis. This process variant has the advantage that CO2 emissions are reduced or even completely avoided not only during direct reduction but also during the production of the molecular hydrogen used for this purpose.

Besonders bevorzugt ist es, dass das Einschmelzen des Eisenschwamms unter Zugabe von Kohlenstoffträgern in den Elektroofen erfolgt. Die Zugabe von Kohlenstoffträgern in den Elektroofen hat den Effekt, dass die in dem Ofen herrschende Temperatur aufrechterhalten werden kann und mit der Menge an Kohlenstoffträgern der Kohlenstoffanteil an der erzeugten Schmelze eingestellt werden kann.It is particularly preferred that the sponge iron be melted with the addition of carbon carriers to the electric furnace. The addition of carbon carriers to the electric furnace has the effect of maintaining the temperature in the furnace, and the carbon content of the resulting melt can be adjusted by adjusting the amount of carbon carriers.

Besonders bevorzugt ist es, dass der Elektroofen ein Schmelzofen mit Lichtbogen-Widerstandserwärmung ist. Ein Schmelzofen mit Lichtbogens-Widerstandserwärmung hat den Vorteil, dass er aufgrund seiner typischerweise nicht flachen Bauform auf natürliche Weise einem unerwünschten Stickstoffeintrag in die Eisenschmelze entgegenwirkt. Die erzeugten Schmelzen bieten daher sehr gute Voraussetzungen, mit den nachfolgenden Verfahrensschritten Stähle erzeugen zu können, die in vorteilhafter Weise einen vergleichsweise niedrigen Stickstoffgehalt aufweisen, was sich vorteilhaft auf viele Stahleigenschaften auswirkt und daher häufig erwünscht ist.It is particularly preferred that the electric furnace be a melting furnace with arc resistance heating. A melting furnace with arc resistance heating has the advantage that, due to its typically non-flat design, it naturally counteracts undesirable nitrogen ingress into the molten iron. The resulting melts therefore offer excellent conditions for producing steels with a comparatively low nitrogen content in subsequent process steps. This has a beneficial effect on many steel properties and is therefore often desirable.

Besonders bevorzugt wird die Zugabe von Kohlenstoffträgern, insbesondere Steinkohle und/oder Erdgas, in den Elektroofen derart eingestellt, dass sich in der Schmelze ein C-Gehalt zwischen 2,0 Gew.-% und 4,5 Gew.-% einstellt.Particularly preferably, the addition of carbon carriers, in particular hard coal and/or natural gas, to the electric furnace is adjusted in such a way that a C content of between 2.0 wt.% and 4.5 wt.% is achieved in the melt.

Bei dem genutzten Konverter handelt es sich bevorzugt um einen LD-Konverter, also einen Konverter der sogenannten Linz-Donauwitz-Bauweise. Die Nutzung eines LD-Konverters hat den besonderen Vorteil, dass er in vielen Anlagenverbünden der Hochofenroute bereits vorhanden ist, sodass die Bereitstellung eines modifizierten Anlagenverbunds für ein solches Verfahren zur Stahlerzeugung in dem Anlagenverbund mit reduziertem Aufwand erfolgen kann. In der Folge wird in vorteilhafter Weise die Nutzung der Konvertergase in einer Chemieanlage auch bei Herstellung eines Stahls ausgehend von einer Direktreduktion möglich.The converter used is preferably an LD converter, i.e., a converter of the so-called Linz-Donauwitz design. The use of an LD converter has the particular advantage that it is already present in many plant networks along the blast furnace route, so that the provision of a modified plant network for such a steelmaking process within the plant network can be achieved with reduced effort. Consequently, the advantageous use of converter gases in a chemical plant is also possible for steel production starting from direct reduction.

Besonders bevorzugt kann der Sollwert des CO-Gehalts am Konvertergas als ein Wert von wenigstens 60 Vol.-% eingestellt werden.Particularly preferably, the target value of the CO content in the converter gas can be set to a value of at least 60 vol.%.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Anlagenverbund für die Durchführung der Reduktion von Eisenerz ausschließlich die beschriebene Direktreduktion im Direktreduktionsreaktor, gegebenenfalls in weiteren Direktreduktionsreaktoren, betrieben wird, sodass der Rohstahl ausschließlich aus mittels Direktreduktion hergestelltem Eisenschwamm und ohne zusätzliche Beteiligung eines Hochofenverfahrens erzeugt wird. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ausschließlich auf Basis von Direktreduktion von Eisenerz zu Eisenschwamm in einem Direktreduktionsreaktor erfolgt, d. h. mit anderen Worten, dass in dem Anlagenverbund kein anderes Aggregat für eine Eisenerzreduktion betrieben wird als einer oder mehrere Direktreduktionsreaktoren, insbesondere kein Hochofen.In one embodiment, it can be provided that, in the plant network for carrying out the reduction of iron ore, only the described direct reduction is operated in the direct reduction reactor, optionally in further direct reduction reactors, so that the crude steel is produced exclusively from sponge iron produced by direct reduction and without the additional involvement of a blast furnace process. In other words, it can be provided that the process is carried out exclusively on the basis of direct reduction of iron ore to sponge iron in a direct reduction reactor, i.e., in other words, that no other unit for iron ore reduction is operated in the plant network other than one or more direct reduction reactors, in particular no blast furnace.

Besonders bevorzugt wird ein Anteil von wenigstens 80 Vol.-% des Konvertergases in die Chemieanlage geführt, um die stoffliche Ausnutzung eines möglichst hohen Anteils des Konvertergases zu erreichen.Particularly preferably, a proportion of at least 80 vol.% of the converter gas is fed into the chemical plant in order to achieve the material utilization of the highest possible proportion of the converter gas.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht vor, dass mit einem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer seiner Weiterbildungen hergestelltes Methanol genutzt wird, um ein organisches Beschichtungsmaterial, beispielsweise einen Lack, herzustellen, wodurch in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Kreislaufwirtschaft erreicht wird.A further idea of the invention provides that methanol produced by a method according to the invention or one of its developments is used to produce an organic coating material, for example a paint, whereby an improvement in the circular economy is advantageously achieved.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht ein Verfahren zur Kreislaufführung von Kohlenstoff vor. Dieses umfasst, dass in einem Konverterprozess eine Eisenschmelze behandelt wird. Dies kann beispielsweise auf eine der oben beschriebenen Weisen erfolgen.A further concept of the invention provides a method for recycling carbon. This involves treating an iron melt in a converter process. This can be done, for example, in one of the ways described above.

In die Eisenschmelze wird organisch beschichteter Stahlschrott eingegeben und in dieser erschmolzen. In dem Konverterprozess wird die Eisenschmelze und der erschmolzene Stahlschrott zu Rohstahl raffiniert, und es wird als Nebenprodukt ein kohlenstoffhaltiges Konvertergas erzeugt.Organically coated steel scrap is added to the molten iron and melted there. In the converter process, the molten iron and the molten steel scrap are refined into crude steel, and a carbon-containing converter gas is produced as a byproduct.

Das kohlenstoffhaltige Konvertergas wird abgezogen und das abgezogene kohlenstoffhaltige Konvertergas oder ein Teil dieses abgezogenen kohlenstoffhaltigen Konvertergases wird vor einer Chemieanlage oder in einer Chemieanlage in ein Synthesegas überführt, wobei bevorzugt das Synthesegas zudem mit Wasserstoff angereichert wird. Dies kann beispielsweise in der oben beschriebenen Weise erfolgen.The carbon-containing converter gas is withdrawn, and the withdrawn carbon-containing converter gas, or a portion of this withdrawn carbon-containing converter gas, is converted into a synthesis gas upstream of a chemical plant or within a chemical plant, wherein the synthesis gas is preferably also enriched with hydrogen. This can be done, for example, in the manner described above.

In der Chemieanlage wird mit dem Synthesegas oder dem angereicherten Synthesegas Methanol hergestellt, wobei das Methanol Herstellung eines organischen Beschichtungsmaterials, beispielsweise eines Lacks, auf Kohlenstoffbasis zugeführt wird, wobei das hergestellte Beschichtungsmaterial als organische Beschichtung auf einem Stahl appliziert wird und am Lebensende als organisch beschichteter Stahlschrott dem Konverterprozess zurückgeführt wird. Die organische Beschichtung wird durch Pyrolyse im Konverterprozess verbrannt, und der in der organischen Beschichtung enthaltende Kohlenstoff reichert somit das Konvertergas zusätzlich mit Kohlenstoff an.In the chemical plant, methanol is produced with the synthesis gas or the enriched synthesis gas, whereby the methanol is fed into the production of an organic coating material, for example a paint, on a carbon basis, whereby the produced coating material is applied as an organic coating on a steel and At the end of its life, it is returned to the converter process as organically coated steel scrap. The organic coating is burned by pyrolysis in the converter process, and the carbon contained in the organic coating thus further enriches the converter gas with carbon.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht ein Verfahren zur Kreislaufführung von Kohlenstoff vor. Dieses umfasst, dass in erfindungsgemäßer Weise oder in einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Weise eine Stahlerzeugung erfolgt.A further aspect of the invention provides a process for carbon recycling. This process comprises steel production in accordance with the invention or in a further development of the invention.

Mit erfindungsgemäß hergestelltem Synthesegas oder dem angereicherten Synthesegas wird erfindungsgemäß Methanol hergestellt, wobei hiernach das Methanol einer Herstellung einer organischen Beschichtung, beispielsweise einer Lackherstellung, auf Kohlenstoffbasis zugeführt wird, wobei die hergestellte organische Beschichtung auf einem Stahl appliziert wird und am Lebensende als organisch beschichteter Stahlschrott dem Konverterprozess zurückgeführt wird.Methanol is produced according to the invention using synthesis gas produced according to the invention or the enriched synthesis gas, wherein the methanol is then fed to the production of an organic coating, for example a paint production, on a carbon basis, wherein the produced organic coating is applied to a steel and at the end of its life is returned to the converter process as organically coated steel scrap.

Es hat sich gezeigt, dass die organische Beschichtung durch Pyrolyse im Konverterprozess verbrannt wird, wodurch der in der organischen Beschichtung enthaltende Kohlenstoff das Konvertergas zusätzlich mit Kohlenstoff anreichert.It has been shown that the organic coating is burned by pyrolysis in the converter process, whereby the carbon contained in the organic coating further enriches the converter gas with carbon.

Nachfolgend wird die Entwicklung anhand einer Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel darstellt.The development is explained below using a drawing that shows an example of implementation.

Es zeigt
Fig. 1: ein stark vereinfachtes Blockschaltbild zur Darstellung eines Verfahrens zur Stahlerzeugung in einem Anlagenverbund, der zur Bereitstellung einer Eisenschmelze einen Direktreduktionsreaktor aufweist.
It shows
Fig. 1 : a highly simplified block diagram illustrating a steel production process in a plant network that includes a direct reduction reactor to provide molten iron.

Es wird Stahl hergestellt in einem Anlagenverbund 1, der unter anderem einen Direktreduktionsreaktor 2, einen Elektroofen 3 und einen Konverter 4 aufweist. In dem Direktreduktionsreaktor wird im Gegenstromprinzip Eisenerz einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise aus Methan CH4 (insbesondere als Erdgas) oder aus H2 oder aus einem Gemisch aus H2 und Methan ausgesetzt, wodurch Eisenschwamm erzeugt wird, welcher sodann entnommen und in den Elektroofen 3 eingegeben wird. Mit dem Ziel der zunehmenden Veränderung der Stahlerzeugung in Richtung der Klimaneutralität des Verfahrens ist es besonders bevorzugt, einen möglichst hohen Anteil der reduzierenden Atmosphäre als H2 bereitzustellen. In dem Elektroofen 3 wird der Eisenschwamm zu einer Eisenschmelze eingeschmolzen. Die Eisenschmelze wird hiernach dem Konverter 4 zugeführt, um in einem Konverterprozess Rohstahl zu erzeugen. Dazu werden durch Aufblasen von Sauerstoff auf die Eisenschmelze unerwünschte Verunreinigungen, insbesondere Kohlenstoff, Silizium und Phosphor entfernt. Um eine Schlackenbildung zu erreichen und eine gezielte Legierungszusammensetzung vorbereiten zu können, werden Kalk als Schlackenbildner und Legierungsmittel zugegeben. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in den Konverterprozess Stahlschrott eingegeben wird, wobei insbesondere die Zugabe von organisch beschichtetem Stahlschrott, beispielsweise lackiertem Stahlschrott, erfolgt. Am Kopf des Konverters wird ein Konvertergas abgezogen und in ein Gasleitungssystem 5 eingeführt.Steel is produced in a plant complex 1, which includes a direct reduction reactor 2, an electric furnace 3 and a converter 4. In the direct reduction reactor, iron ore is converted into exposed to a reducing atmosphere, for example consisting of methane CH4 (in particular as natural gas) or of H2 or of a mixture of H2 and methane, whereby sponge iron is produced, which is then removed and fed into the electric furnace 3. With the aim of increasingly changing steel production towards climate neutrality of the process, it is particularly preferred to provide as high a proportion of the reducing atmosphere as H2 . In the electric furnace 3, the sponge iron is melted to form an iron melt. The iron melt is then fed to the converter 4 in order to produce crude steel in a converter process. For this purpose, unwanted impurities, in particular carbon, silicon and phosphorus, are removed by blowing oxygen onto the iron melt. In order to achieve slag formation and to be able to prepare a targeted alloy composition, lime is added as a slag former and alloying agent. Furthermore, it can be provided that steel scrap is fed into the converter process, in particular the addition of organically coated steel scrap, for example painted steel scrap. At the top of the converter, a converter gas is withdrawn and introduced into a gas line system 5.

Das Gasleitungssystem führt das Konvertergas, das im Konverter während des Konverterprozesses frei wird, in ein Aufbereitungsaggregat 6, in dem durch, Reinigung des verbleibenden Gases sowie Zugabe von H2 ein mit H2 angereichertes Synthesegas hergestellt wird, das nach Weiterleitung über einen weiteren Abschnitt 5' des Gasleitungssystems für die Verwendung in einer Chemieanlage 7 vorgesehen ist.The gas pipeline system leads the converter gas, which is released in the converter during the converter process, into a processing unit 6, in which, by cleaning the remaining gas and adding H 2 , a synthesis gas enriched with H 2 is produced, which, after being passed on via a further section 5' of the gas pipeline system, is intended for use in a chemical plant 7.

Nach dem Führen des angereicherten Synthesegases in die Chemieanlage 7 wird basierend auf diesem als Ausgangsprodukt dort das Folgeprodukt Methanol CH3OH hergestellt. Dieses Methanol kann sodann für die Weiterverarbeitung zu chemischen Produkten verwendet werden, beispielsweise in mehreren Schritten zu einem organischen Beschichtungsmaterial weiterverarbeitet werden, beispielsweise abschließend in einer Lackfabrik 8, um zu erneut verwendbaren Lacken weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann eine Weiterverarbeitung des Methanols zu Aromaten oder Olefinen erfolgen, beispielsweise mit bekannten Methanol-to-Olefins-, kurz: MTO, und Methanol-to-Aromats-Verfahren, kurz: MTA, oder beispielsweise zu einem oder mehreren aus Ethen, Propen, Buten, Benzol, Toluol, o-, m-, p-Xylol, die sodann zu Polyestern, Melaminharzen, Polyurethanen, Acrylaten und/oder Epoxiden weiterverarbeitet werden und als Basisbestandteil von Beschichtungsstoffen weitergenutzt werden können. Insbesondere kann beispielsweise durch das MTO-Verfahren Ethen, Propen und in geringerem Maße Buten erzeugt werden. Insbesondere kann beispielsweise durch das MTA-Verfahren Benzol, Toluol und Xylol erzeugt werden. Die genannten Verbindungen sind also Produkte des MTO- bzw. MTA-Verfahrens.After feeding the enriched synthesis gas into the chemical plant 7, the starting product is the downstream product methanol CH 3 OH is produced there. This methanol can then be used for further processing into chemical products, for example, further processed in several steps into an organic coating material, for example finally in a paint factory 8, in order to be further processed into reusable paints. For example, the methanol can be further processed into aromatics or olefins, for example using known methanol-to-olefins (MTO) and methanol-to-aromatics (MTA) processes, or for example into one or more of ethene, propene, butene, benzene, toluene, o-, m-, p-xylene, which are then further processed into polyesters, melamine resins, polyurethanes, acrylates and/or epoxides and can be used as basic components of coating materials. In particular, ethene, propene and, to a lesser extent, butene can be produced using the MTO process. In particular, benzene, toluene, and xylene can be produced using the MTA process. These compounds are therefore products of the MTO and MTA processes, respectively.

Es besteht somit eine Möglichkeit, eine Stahlerzeugung, insbesondere nach Prinzip der Direktreduktion, zu kombinieren mit einer Kreislaufwirtschaft mit einem hohen Anteil an stofflicher Wiederverwendung von organischen Beschichtungen, wie beispielsweise Industrielacken, welche dem System während der Verfahrensführung in Form von organisch beschichtetem Stahlschrott, beispielsweise lackiertem Stahlschrott, am Ort des Konverters 4 zugeführt werden.There is therefore a possibility of combining steel production, in particular according to the principle of direct reduction, with a circular economy with a high proportion of material reuse of organic coatings, such as industrial paints, which are fed into the system during the process in the form of organically coated steel scrap, for example painted steel scrap, at the location of converter 4.

Claims (16)

Verfahren zur Stahlerzeugung in einem Anlagenverbund, wobei der Anlagenverbund aufweist: - einen Konverter zum Raffinieren einer bereitgestellten Eisenschmelze zu Rohstahl in einem Konverterprozess, - ein an den Konverter angekoppeltes Gasleitungssystem für das Führen von Konvertergas, das im Konverter während des Konverterprozesses frei wird, - eine Chemieanlage, die mit dem Gasleitungssystem gekoppelt ist zur Versorgung der Chemieanlage mit dem im Gasleitungssystem geführten Konvertergas,
dadurch gekennzeichnet, dass der Konverterprozess unter Zugabe von organisch beschichtetem Stahlschrott erfolgt, dass vor der Chemieanlage oder in der Chemieanlage aus dem Konvertergas oder einem Anteil des Konvertergases ein Synthesegas hergestellt und bevorzugt mit H2 angereichert wird, und dass in der Chemieanlage mit dem Synthesegas oder dem angereicherten Synthesegas Methanol CH3OH hergestellt wird.
Process for steel production in a plant network, the plant network comprising: - a converter for refining a provided iron melt into crude steel in a converter process, - a gas pipeline system connected to the converter for conveying converter gas released in the converter during the converter process, - a chemical plant connected to the gas pipeline system to supply the chemical plant with the converter gas carried in the gas pipeline system,
characterized by that the converter process is carried out with the addition of organically coated steel scrap, that a synthesis gas is produced from the converter gas or a portion of the converter gas before or in the chemical plant and is preferably enriched with H 2 , and that methanol CH 3 OH is produced in the chemical plant using the synthesis gas or the enriched synthesis gas.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund aufweist: einen Hochofen zum Reduzieren und Erschmelzen von Eisenerz zu einer Eisenschmelze.Method according to claim 1, characterized in that the plant complex comprises: a blast furnace for reducing and melting iron ore to an iron melt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund aufweist: - einen Direktreduktionsreaktor zum Direktreduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm, - einen Elektroofen zum Einschmelzen des Eisenschwamms zu einer Eisenschmelze. Method according to claim 1, characterized in that the system network comprises: - a direct reduction reactor for the direct reduction of iron ore to sponge iron, - an electric furnace for melting the sponge iron into molten iron. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Direktreduktionsreaktor das Direktreduzieren mit Wasserstoff durchgeführt wird, wobei ein Teilchenzahlanteil der bei dem Direktreduzieren zur Direktreduktion eingesetzten Wasserstoffatome von wenigstens 0,9, bevorzugt von wenigstens 0,95, als H2-Molekül vorliegen.Process according to claim 3, characterized in that in the direct reduction reactor the direct reduction is carried out with hydrogen, wherein a particle number fraction of the hydrogen atoms used in the direct reduction for the direct reduction of at least 0.9, preferably of at least 0.95, are present as H 2 molecules. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Direktreduzieren ausschließlich mit molekularem Wasserstoff durchgeführt wird.Process according to one of claims 3 or 4, characterized in that the direct reduction is carried out exclusively with molecular hydrogen. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Direktreduzieren ausschließlich mit aus Wasserelektrolyse hergestelltem molekularem Wasserstoff durchgeführt wird.Process according to one of claims 3 to 5, characterized in that the direct reduction is carried out exclusively with molecular hydrogen produced from water electrolysis. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschmelzen des Eisenschwamms unter Zugabe von Kohlenstoffträgern in den Elektroofen erfolgt.Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the melting of the sponge iron takes place with the addition of carbon carriers in the electric furnace. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroofen ein Schmelzofen mit Lichtbogen-Widerstandserwärmung ist.Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the electric furnace is a melting furnace with arc resistance heating. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zugabe von Kohlenstoffträgern in den Elektroofen ein C-Gehalt in der Schmelze zwischen 2,0 Gew.-% und 4,5 Gew.-% eingestellt wird.Process according to one of claims 3 to 8, characterized in that by adding carbon carriers to the electric furnace, a C content in the melt is adjusted between 2.0 wt.% and 4.5 wt.%. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anlagenverbund zur Reduktion von Eisenerz ausschließlich der Direktreduktionsreaktor und gegebenenfalls weitere Direktreduktionsreaktoren betrieben werden, sodass die Eisenschmelze ausschließlich aus mittels Direktreduktion hergestelltem Eisenschwamm und ohne zusätzliche Beteiligung eines Hochofenverfahrens erzeugt wird.Method according to one of claims 3 to 9, characterized in that in the plant network for the reduction of iron ore, only the direct reduction reactor and optionally further direct reduction reactors are operated, so that the iron melt is produced exclusively from sponge iron produced by direct reduction and without additional involvement of a blast furnace process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter ein LD-Konverter ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the converter is an LD converter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der organischen Beschichtung des organisch beschichteten Stahlschrotts ein Kohlenstoffanteil von mindestens 30 Atom-% enthalten ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the organic coating of the organically coated steel scrap contains a carbon content of at least 30 atomic%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert des CO-Gehalts des Konvertergases wenigstens 60 Vol.-% beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a target value of the CO content of the converter gas is at least 60 vol.%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von wenigstens 80 Vol.-% des Konvertergases in die Chemieanlage geführt wird.Process according to one of the preceding claims, characterized in that a proportion of at least 80 vol.% of the converter gas is fed into the chemical plant. Verfahren zur Herstellung eines Vorprodukts einer organischen Beschichtung, beispielweise eines Lacks, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestelltes Methanol als Ausgangsprodukt bereitgestellt wird.Process for producing a precursor of an organic coating, for example a lacquer, characterized characterized in that methanol produced by a process according to one of the preceding claims is provided as starting product. Verfahren zur Kreislaufführung von Kohlenstoff, wobei in einem Konverterprozess eine Eisenschmelze behandelt wird, wobei organisch beschichteter Stahlschrott in die Eisenschmelze eingegeben und in dieser erschmolzen wird und in dem Konverterprozess die Eisenschmelze und der erschmolzene Stahlschrott zu Rohstahl raffiniert wird und ein kohlenstoffhaltiges Konvertergas erzeugt wird, wobei das kohlenstoffhaltige Konvertergas abgezogen wird und das abgezogene kohlenstoffhaltige Konvertergas oder ein Teil dieses abgezogenen kohlenstoffhaltigen Konvertergases vor einer Chemieanlage oder in einer Chemieanlage in ein Synthesegas überführt wird, bevorzugt das Synthesegas mit Wasserstoff angereichert wird, wobei in der Chemieanlage mit dem Synthesegas oder dem angereicherten Synthesegas Methanol hergestellt wird, wobei das Methanol einer Herstellung eines organischen Beschichtungsmaterials, beispielsweise eines Lacks, auf Kohlenstoffbasis zugeführt wird, wobei das hergestellte Beschichtungsmaterial als organische Beschichtung auf einem Stahl appliziert wird und am Lebensende als organisch beschichteter Stahlschrott dem Konverterprozess zurückgeführt wird, wobei die organische Beschichtung durch Pyrolyse im Konverterprozess verbrannt wird und der in der organischen Beschichtung enthaltende Kohlenstoff somit das Konvertergas zusätzlich mit Kohlenstoff anreichert. Carbon recycling processes, where an iron melt is treated in a converter process, wherein organically coated steel scrap is added to the molten iron and melted therein, and in the converter process the molten iron and the molten steel scrap are refined into crude steel and a carbon-containing converter gas is produced, wherein the carbon-containing converter gas is withdrawn and the withdrawn carbon-containing converter gas or a part of this withdrawn carbon-containing converter gas is converted into a synthesis gas upstream of a chemical plant or in a chemical plant, preferably the synthesis gas is enriched with hydrogen, where methanol is produced in the chemical plant using the synthesis gas or the enriched synthesis gas, wherein the methanol is fed to the production of an organic coating material, for example a paint, based on carbon, whereby the produced coating material is applied as an organic coating on a steel and at the end of its life is returned to the converter process as organically coated steel scrap, The organic coating is burned by pyrolysis in the converter process and the carbon contained in the organic coating thus additionally enriches the converter gas with carbon.
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