Heißes Recycling kühl kalkuliert

Stahlindustrie: Automatisiertes Recycling von Abfällen aus Hochöfen

Entsorgungs- und Brennstoffkosten stellen in der Stahlindustrie einen wichtigen Wettbewerbsfaktor dar. Auf dem Gelände des Arcelor Mittal Stahlwerkes in Mexiko betreibt der Anlagenbauer Diproinduca eine hochproduktive Recyclinganlage für Abfälle aus Hochöfen. Mit einer Komplettlösung hat Festo die Anlage über mehrere Ebenen der Automatisierungspyramide hinweg automatisiert.

In Lázaro Cárdenas – strategisch günstig am wichtigsten mexikanischen Rohstoffhafen gelegen – produziert der weltgrößte Stahlhersteller Arcelor Mittal Stahlbrammen im DRI-EAF-Verfahren. Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht eine einheitliche Oberflächenstruktur und führt zu einer höheren Qualität der jährlich 3,8 Millionen Tonnen produzierten Brammen. Wichtiger Bestandteil der Brammenfertigung ist Koks. Sorgt er einerseits für die nötige Hitze im Hochofen, so muss er andererseits nach dem Fertigungsprozess wieder aufbereitet werden.

Brammenproduktion

Als Bramme bezeichnet man einen Block aus gegossenem Stahl, Aluminium oder Kupfer, dessen Breite und Länge ein Mehrfaches seiner Dicke beträgt. Brammen werden durch Gießen und Walzen hergestellt und sind das Vormaterial für Bleche und Bänder. Die Dimensionen einer Bramme werden an die Abmessungen des gewünschten Produkts angepasst.

Bei der Herstellung von Brammen entstehen aus den Verbrennungsrückständen im Hochofen Abfälle wie beispielsweise der sogenannte Koksgrus und Ofenschlamm. Diese lassen sich aufbereiten und können später erneut dem Verbrennungsprozess zugeführt werden. Zu diesem Zweck steht auf dem Gelände des Stahlwerks eine Recyclinganlage von Diproinduca, die diese Abfälle wiederverwertet.


Geheimnis erfolgreichen Recyclings

Das aus Kanada stammende Unternehmen hat sich in den vergangenen zwanzig Jahren einen Namen in der Verwertung von Abfallstoffen aus industriellen Prozessen des Bergbaus und der Stahlherstellung gemacht. Recyclinganlagen des Unternehmens stehen in Kanada, Mexiko, Venezuela und Trinidad. Der Recycling-Spezialist für Industrieabfälle wandelt die Abfälle aus dem Prozess der Stahlproduktion in Briketts um, die erneut im Hochofen des Stahlwerks verheizt werden können. Dabei kommt es auf das genaue Mischungsverhältnis der einzelnen Bestandteile für die Herstellung der Briketts an. Wasser, Zement und ausgewählte chemische Zusatzstoffe zum Verbinden der einzelnen Stoffe werden den Abfällen beigemischt.

Die präzise Dosierung der einzelnen Bestandteile übernimmt in Lázaro Cárdenas eine Automatisierungslösung von Festo. „Dies ist eine echte Komplettlösung, die die Systemtechnik-Ingenieure von Festo Mexiko auf die Beine gestellt haben – von der Entwicklung des technischen Konzepts bis hin zur Lieferung der Steuerungstechnik“, erklärt Alexander Vargas, Leiter Produktmanagement Process Automation bei Festo.

Perfekt gemischt geformt

Das integrierte Automatisierungssystem verfügt über ein Wägesystem, ausgestattet mit Wägezellen an den Transportbändern und an dem speziell dafür entwickelten Zementtrichter. Hinzu kommen Vormischer und Mischertechnik inklusive Elektromotoren sowie die Dosiertechnik für Wasser und chemische Zusatzstoffe mit den dafür notwendigen pneumatischen Prozessventilen. Das Wägesystem bestimmt am Rohstofftrichter die exakte Dosierung der Abfallstoffe für die betreffende Charge. Diese wird zu einem Vormischer transportiert und homogenisiert. Im darauffolgenden Mischer werden Wasser, Zement und chemische Zusatzstoffe zugesetzt. Sobald die Mischung die richtige Zusammensetzung hat, wird der Mischer geöffnet und die gesamte Charge zur Brikettmaschine transportiert, die die Briketts formt.

Rohstofftrichter

Automatisierter Rohstofftrichter: Das Wägesystem bestimmt die exakte Dosierung der Abfallstoffe für die betreffende Charge.

Auf allen Ebenen erfolgreich

„Beim Entwickeln der Komplettlösung haben die mexikanischen Ingenieure ihr Know-how in der Prozessautomatisierung entlang der verschiedenen Ebenen der Automatisierungspyramide hinweg erfolgreich umgesetzt“, erklärt Vargas, der das Projekt von der Festo Zentrale aus mit seinem Expertenwissen von Anfang an begleitete. Auf der Sensor-Aktor-Ebene steuern und regeln verschiedene automatisierte Prozessventile, wie etwa der Schwenkantrieb DAPS zum Öffnen und Schließen der Absperrklappen, alle relevanten Fluidströme der Anlage.

Auf der Feldebene erfassen drei über Profibus DP angeschlossene, verteilte CPX Terminals die Signale von den vor Ort installierten Instrumenten. Gut geschützt in einbaufertig gelieferten Edelstahl-Schaltschränken trotzen sie auch im Außeneinsatz dem tropischen Klima der mexikanischen Pazifikküste.

Als „Gehirn“ der Anlage fungiert auf der Steuerungsebene die CECX-X-C1 als SPS. Ein SCADA-System visualisiert die verschiedenen Bereiche und Ausrüstungen der Anlage für den Betreiber. Die Kommunikation mit der SPS und dem SCADA erfolgt über ein Ethernet-Netzwerk. Das SPS-Programm mit dem SCADA-System kontrolliert den gesamten Herstellungsprozess, der entweder vollautomatisch oder manuell gesteuert werden kann. Der SPS-Master in Form der Steuerung CECX-X-C1 verarbeitet die Informationen und gibt sie an die SCADA-Software weiter. Vier Bildschirmansichten visualisieren das allgemeine Layout der Anlage, Parameter, Ereignisse und Berichte der Anlage.

Produktivität nachhaltig gesteigert

„Bei diesem Projekt warfen die mexikanischen Systemtechnik-Ingenieure ihr Automatisierungswissen über alle Projektschritte in die Waagschale – von der technischen Entwicklung über die Lieferung der Steuerungstechnik bis hin zum After Sales Service“, betont Automatisierungsexperte Vargas. Die Automatisierung über vier Ebenen der Automatisierungspyramide sorgt heute für ein hocheffizientes Recycling des wertvollen Brennstoffs Koks, schont damit die Umwelt und steigert die Produktivität der Brammenfertigung.

Diproinduca Canada Limited

9140 Leslie Street, Suite 404
Richmond Hill, ON, L4B 0A9
Kanada

www.diproinduca.com

Tätigkeitsfeld: Anlagenbau für Industrie-Recycling

Arcelor Mittal

Berkeley Square House, 7th Floor
Berkeley Square
London W1J 6DA
England

www.arcelormittal.com

Tätigkeitsfeld: weltgrößter Stahlhersteller mit Stahlwerken und Eisenerzminen rund um die Welt

  1. Dieser Artikel erschien im Festo Kundenmagazin trends in automation 2.2014

September 2014

Übersicht