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Der Fe-Bedarf der Stahlerzeugung muss allerdings nicht zwangsläufig durch Eisenerz
bzw. flüssiges Roheisen, sondern kann bis zu einem verfahrenstechnischen Maximum
und durch zusätzliche Begleitmaßnahmen (z.B. Schrottvorwärmung und
Nachverbrennung des Kohlenmonoxids) auch durch die Zugabe von Schrott gedeckt
werden. Gegenwärtig werden rund 186 kg Schrott je Tonne Oxygenstahl eingesetzt.
Für die Erzeugung von Roheisen im Hochofen werden allerdings nicht nur Eisenerz als
primärer Rohstoff, sondern auch Koks als Rohstoff und Energieträger eingesetzt. Koks
erfüllt dabei mehrere Aufgaben: Er dient als Stützgerüst zur Durchgasung der
Möllersäule, liefert die Wärmeenergie zum Schmelzen des Roheisens und wird stofflich
als Reduktionsmittel eingesetzt. Die Optimierung des Kokseinsatzes spielt deshalb eine
zentrale Rolle bei der energetischen Optimierung des Hochofenprozesses und der
Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Roheisenerzeugung. Durch eine Vielzahl von
Maßnahmen konnte sowohl die Effizienz als auch die Wirtschaftlichkeit im Laufe der
letzten 40 Jahre erheblich gesteigert werden. Während Anfang der sechziger Jahre je
Tonne Roheisen noch 795 kg Koks eingesetzt wurden, liegt der spezifische Einsatz
gegenwärtig bei 475 kg/t Roheisen 10 und ist damit nur noch um 2% von dem in der
Literatur mit 465 kg/t Roheisen angegebenen theoretischen verfahrenstechnischen
Mindestverbrauch entfernt. 11 In diesen Angaben sind die übrigen Einsatzstoffe wie
Einblaskohle und Schweröl mit ihrem jeweiligen Koksinhalt eingerechnet. Für die
später darzustellenden Kostenimpulse ist jedoch allein der Kokseinsatz von Bedeutung,
der vermindert um die gegenwärtig je Tonne Roheisen eingeblasene Staubkohle in Höhe
von 88 kg und von Schweröl (ohne Altkunststoffe) in Höhe von 31 kg nur noch 362 kg/t
Roheisen beträgt.
Im Gegensatz zum Hochofen-Oxygenstahlverfahren wird im Elektrostahlverfahren vor
allem Schrott eingesetzt. Gegenwärtig werden dort etwa 1 025 kg je Tonne Elektrostahl
eingesetzt. Die benötigte Wärme zum Schmelzen des Schrotteinsatzes liefert elektrische
Energie, die beim Elektrostahlverfahren über Graphitelektroden in einen Lichtbogen
umgewandelt wird. Der spezifische Stromverbrauch, der gegenwärtig bei 493 kWh pro
Tonne liegt, kann u.a. durch die Zugabe von flüssigem Roheisen verringert werden,
wobei die Mengen allerdings vergleichsweise klein sind – gegenwärtig etwa 45 kg je
Tonne.
10 Berechnet auf Koks (trocken) nach Angaben der BGS-Statistik, einschl. Koksverbrauch für die
Sintererzeugung..
11 Nach SCHOLZ benötigt der Hochofenprozess rund 414 kg Kohlenstoff (dieser Bedarf entspricht
465 kg Koks/t Roheisen). Von diesem Gesamtbedarf sind nur etwa 34 kg Kohlenstoff auf den
thermischen Energieverbrauch und die Wärmeverluste des Hochofens zurückzuführen. Der mit
weitem Abstand größte Teil des Kohlenstoffs wird im Hochofenprozess benötigt, um den Erzen den
Sauerstoff zu entziehen (Reduktion). Der Stoffumsatz im Hochofen verläuft im Prinzip nach
folgender Grundgleichung: Fe2O3+2C=2Fe+CO+CO2.Einzelheiten dazu vgl. Scholz, R. (2004),
Kohlenstoffbedarf und resultierende Kohlendioxid-Emission beim Hochofenprozess. Gutachten im
Auftrag der ThyssenKrupp Stahl AG sowie Heynert, G. und K. Hedden (1961), Temperaturprofil und
Kinetik der Umsetzungen im Hochofen, Chemie-Ingenieur-Technik 13: 460-478.
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