Die Rolle von Feuerfestmaterialien in einer nachhaltigen Kraftstoffstrategie

Als Leseliste speichern Veröffentlicht von David Bizley, Herausgeber World Cement, Montag, 23. Januar 2023, 10:30 Uhr

Kayra Kurt und Divyendu Tripathy, Calderys, stellen einen neuen feuerfesten Stein vor, der eine flexible und kostengünstige Lösung für die Pyroverarbeitungsherausforderungen alternativer Brennstoffe bieten soll.

In der Zementindustrie besteht ein wachsender Bedarf an innovativen Lösungen, die zur Bewältigung der Herausforderungen beitragen, vor denen der Sektor heute steht. Eines der dringendsten Probleme ist der CO2-Fußabdruck der Branche, der etwa 7 % der weltweiten CO2-Emissionen ausmacht. Laut dem jüngsten IEA-Bericht ist die Branche derzeit „nicht auf dem richtigen Weg“, die Netto-Null-Ziele bis 2050 zu erreichen. Tatsächlich ist die direkte CO2-Intensität der Zementproduktion zwischen 2015 und 2021 um etwa 1,5 % pro Jahr gestiegen.

Jetzt sind jährliche Rückgänge der CO2-Intensität um 3 % erforderlich, um die Branche wieder auf den richtigen Weg zu bringen. Dies erfordert Fortschritte auf verschiedenen Wegen – von der Reduzierung des Klinker-Zement-Verhältnisses bis hin zum Einsatz innovativer Technologien wie der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung.

Die Einführung alternativer Kraftstoffe (AFs) ist ein weiterer wichtiger Weg zur Senkung der CO2-Emissionen und hat im Gegensatz zu anderen Lösungen eine lange Erfolgsgeschichte. Schnell steigende thermische Substitutionsraten (TSRs) bieten Zementwerken daher eine zugängliche Möglichkeit, ihre Kohlenstoffintensität zu reduzieren.

Das heißt nicht, dass AFs keine eigenen Herausforderungen haben. Insbesondere können sie zu Veränderungen der atmosphärischen Bedingungen im Ofen führen, was wiederum negative Auswirkungen auf das Feuerfestmaterial haben kann.

Calderys und seine türkische Tochtergesellschaft Haznedar Dürer haben ihre Stärken in der monolithischen Feuerfesttechnologie und in feuerfesten Steinen gebündelt und eine komplette Reihe feuerfester Lösungen für die Zementindustrie entwickelt, darunter einen neuen Stein auf Aluminiumsilikatbasis, der in Anlagen mit hohem TSR verwendet werden kann. Es kann in den meisten Bereichen des Zementproduktionsprozesses eingesetzt werden, die von der Verwendung von AF betroffen sind.

Zementwerke auf der ganzen Welt erkennen die Vorteile der Umstellung auf AFs. Die europäische Industrie ist führend, unterstützt durch eine hochentwickelte Abfallwirtschaft und jahrzehntelange Erfahrung bei der Nutzung von Abfallbrennstoffen. In anderen Regionen sind die TSRs niedriger, aber die Akzeptanz nimmt zu, da Zementwerke sowohl die Kohlenstoffemissionen reduzieren wollen als auch die zusätzlichen Vorteile erkennen, die AFs mit sich bringen können. Dazu gehören niedrigere Treibstoffkosten und stabilere, lokale Treibstoffquellen, die vor globalen Schocks auf die Lieferketten fossiler Treibstoffe geschützt sind.

Allerdings führt der Einsatz von AFs häufig zu höheren Konzentrationen alkalischer Gase im Zementherstellungsprozess. Diese reagieren mit herkömmlichen feuerfesten Materialien auf Aluminiumoxidbasis, wodurch das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls der Auskleidung und einer Beschädigung der Ausrüstung besteht. Die übliche Reaktion bestand darin, spezielle feuerfeste Materialien mit Siliziumkarbid und Zirkon zu verwenden, die eine bessere Beständigkeit gegenüber alkalireichen Umgebungen aufweisen.

Obwohl die Verwendung von Siliziumkarbid und Zirkon effektiv ist, wird sie immer problematischer. Die Nachfrage nach beiden Mineralien wächst, was zu angespannten Marktbedingungen und steigenden Preisen führt.

Folglich sind die Preise für siliziumkarbid- und zirkonhaltige Feuerfestmaterialien relativ hoch – eine ernsthafte Überlegung für Zementwerke, die über die Umstellung auf alternative Brennstoffe nachdenken.

Auch die Versorgung ist anfällig für Störungen, die die Produktion des Feuerfestmaterials verlangsamen oder sogar stoppen können, während Zementwerke auch der Konkurrenz der größeren Stahlindustrie um Feuerfestmaterialien mit Siliziumkarbid ausgesetzt sind.

Da viele Zementwerke unter wettbewerbsintensiven Marktbedingungen arbeiten, können sie es sich einfach nicht leisten, sich auf teure Feuerfestmaterialien mit einer möglicherweise eingeschränkten Lieferkette zu verlassen. Es stimmt auch, dass diese feuerfesten Materialien bei ihrer Herstellung einen erheblichen Energieaufwand erfordern und daher eine höhere Umweltbelastung mit sich bringen als herkömmliche Auskleidungen. Da einige Zementunternehmen über ihre direkten (Scope 1 und 2) Emissionen hinaus auf die Emissionen ihrer Lieferketten (Scope 3) blicken, werden den Feuerfestlieferanten nun ernsthafte Fragen im Hinblick auf die Umweltauswirkungen ihrer Produkte gestellt.

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