Wie beeinflusst die Sauerstoffeinspritzung die Bewegung und Durchmischung des flüssigen Stahls im Lichtbogenofen?

Die Annahme, dass eine Reduktion der Wärmeverluste durch Optimierung der Schlackenschichtdicke erreichbar sei, verkennt die fundamentale Rolle der Lichtbogenhöhe als maßgeblicher Parameter. So berichteten Gonzalez et al., dass eine Verlängerung des Lichtbogens von 25 auf 45 cm zu einer höheren Schmelzrate von DRI führte, was auf eine gesteigerte Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze zurückzuführen ist. Der Einfluss elektromagnetischer Kräfte und die Erhöhung der Bogenlänge verändern dabei signifikant die maximal erreichbaren Strömungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu natürlicher Konvektion.

Ein besonders dominanter Antrieb für Strömungsbewegungen im EAF entsteht durch die Einblasung von Sauerstoff. Bei Verwendung von Überschalllanzen entsteht ein stark turbulenter Bereich beim Auftreffen des Sauerstoffstrahls auf die Schmelze. Die lokal entstehenden Geschwindigkeiten sind hoch, doch erfolgt eine rasche Impulsdissipation außerhalb des Auftreffbereichs. Dies begrenzt den Einfluss auf die globalen Durchmischungsverhältnisse innerhalb des Ofens.

Guo et al. entwickelten ein numerisches Modell zur Analyse dreier Rührmechanismen – CO-Entwicklung, Sauerstoffeinspritzung und Bodengaszufuhr – in einem 190-Tonnen-EAF bei 1600 °C. Die vertikale Sauerstoffeinspritzung mit 51 Nm³/min erzeugte eine durchschnittliche Stahlgeschwindigkeit von nur 2 cm/s. Im Gegensatz dazu zeigte Wang et al., dass Überschallstrahlen bei einem 150-Tonnen-EAF mit 50 Nm³/min im Auftreffbereich Flüssigkeitsgeschwindigkeiten von bis zu 50 cm/s erzeugen können. Diese nehmen vertikal mit ca. 0,15–0,2 cm/s pro cm Tiefe ab und beschleunigen in Bodennähe die Strömung mit bis zu 0,7 cm/s pro cm.

Han et al. beobachteten in einem 60-Tonnen-Ofen eine Reduktion der Sauerstoffstrahlgeschwindigkeit von 671 m/s am Düsenende auf 121 m/s beim Auftreffen, wobei die maximale Flüssigkeitsgeschwindigkeit bei 21 cm/s lag. Die Durchschnittsgeschwindigkeit betrug lediglich 1,5 cm/s. In einem weiteren Modell von He et al. für einen 150-Tonnen-Ofen mit 10 cm Schlackenschicht erhöhte sich die maximale Stahlschmelzgeschwindigkeit mit steigendem Sauerstofffluss von 8 auf 33 Nm³/min von 1,4 auf 21 cm/s.

Die Berechnungen zu Wirkfläche (S), durchströmtem Volumen (Q²S) und Eindringtiefe (H) des Sauerstoffstrahls erfolgen als Funktionen des Gasflusses und weiterer Geometrieparameter:
S = 0.0004QO − 0.0932
Q²S = 0.1798 · exp(0.003QO)
H = 0.61QO · d · sin(θ) + 3.1

Dabei steht QO für die Sauerstoffflussrate in Nm³/h, d für den Außendurchmesser der Lanze in cm, θ für den vertikalen Winkel der Lanze.

Ein entscheidender technologischer Fortschritt in Bezug auf Reichweite und Eindringtiefe ergibt sich durch den Einsatz kohärenter Strahlen. Bei einer Erosionsbedingten Vergrößerung des Abstands zwischen Wand und Schmelzoberfläche von 1 auf 2 m kann dieser mittels kohärenter Jets kompensiert werden. Im Vergleich von drei Jet-Typen (konventionell, kohärent mit CH₄, kohärent mit CH₄+O₂) zeigte letzterer mit 42,7 cm die höchste Penetration bei 2 m Distanz. Reduziert auf 1 m erhöhte sich die Tiefe auf beachtliche 72,8 cm.

Chen et al. stellten zudem fest, dass mit steigendem Sauerstoffdurchsatz der Vortex-Kern sich vom Lanzausgang entfernt und tiefer in das Schmelzbad verlagert. Dies hat Auswirkungen auf die globale Strömungsstruktur und damit auch auf den Entkohlungsprozess.

Mehrere Studien beschäftigten sich mit der Mischzeit (τ) in Abhängigkeit verschiedener Parameter. He et al. formulierten eine empirische Gleichung:
τ = 309 − 77Q⁻⁰·⁷²S⁻¹·²³A⁻⁰·⁵⁷B⁻⁰·⁴⁴C
Dabei stehen Q für die Sauerstoffflussrate, S für den horizontalen Winkel (2 Lanzen), A–C für die vertikalen Winkelkonfigurationen bei einer, zwei und drei Lanzen.

Yang et al. ergänzten dies durch eine weitere Beziehung:
τ = 1648Q⁻²·³⁵L⁰·⁶θ⁰·²
L ist hier der Abstand zwischen Blaspunkt und Ofenwand, θ der vertikale Winkel.

Qin et al. zeigten in einer Wassermodellstudie mit drei Lanzen, dass horizontale Winkel von 10° in Kombination mit vertikalen Winkeln von 50° die kürzesten Mischzeiten ergeben. He et al. bestätigten mit CFD-Simulationen, dass horizontale Winkel von 20° tangentiale Kräfte fördern, was die Strömung intensiviert. Jia et al. identifizierten in einem geometrisch maßstabsgerechten Modell (1:3.5) mit zwei Lanzen, dass horizontale Winkel von 30°, vertikale von 15° und eine Lanzenhöhe von 67 cm die effizienteste Durchmischung erreichen.

Ramirez und Conejo betonten den Einfluss des vertikalen Winkels auf die Entkohlung und schlugen eine Reduktion von derzeit üblichen 40–45° auf 20° vor, um die Fluidbewegung gezielt zu steigern.

Trotz der hohen lokalen Geschwindigkeiten im Auftreffbereich bleiben die globalen Effekte auf die Stahlbadmischung begrenzt, da die Impulsübertragung rasch abnimmt. Ein nachhaltiger Einfluss setzt die Optimierung mehrerer Faktoren voraus: Sauerstoffdurchsatz, Anzahl und Positionierung der Lanzen, horizontale und vertikale Winkel sowie deren Abstimmung mit der Badgeometrie. Dabei ist insbesondere der Gasdurchsatz der dominierende Faktor für Mischintensität und Strömungsgeschwindigkeit.

Auch die Erosion der feuerfesten Auskleidung hat systemische Auswirkungen auf die Strömungsdynamik im Ofenraum. Durch den Rückgang der Wandnähe verändern sich nicht nur die Strömungswege, sondern auch die erreichbaren Eindringtiefen der Strahlen. Kohärente Jet-Technologie erlaubt es, diese veränderten Bedingungen konstruktiv auszugleichen.

Für eine tiefere Prozessoptimierung sollte zusätzlich die Wechselwirkung zwischen Jet-Strömung, Schlackendynamik und chemischen Reaktionen im Bad berücksichtigt werden. Die reine Betrachtung der Strömungsgeschwindigkeit oder Mischzeit reicht nicht aus, um die komplexe Kopplung von Thermodynamik, Fluidmechanik und Reaktionskinetik vollständig zu erfassen.

Wie beeinflusst die chemische Energiezufuhr durch Sauerstoffinjektion die Effizienz im Lichtbogenofen (EAF)?

Die chemische Energiezufuhr durch Sauerstoffinjektion spielt eine zentrale Rolle bei der Optimierung des Schmelzprozesses im Lichtbogenofen (EAF). Dabei wird Sauerstoff in verschiedenen Mengen und unter unterschiedlichen Bedingungen direkt in das Schrott- oder Metallschmelzbad eingebracht, um die Verbrennungsprozesse zu fördern und so den Energiebedarf aus elektrischer Quelle zu reduzieren. Typischerweise entfallen auf den ersten Schrottbehälter etwa 60 % des gesamten Schrottvolumens, wobei der Einsatz von Oxy-Fuel-Brennern mit einer Gesamtkapazität von 39 MW und einer Sauerstoffdurchflussrate von bis zu 21.000 Nm³/h charakteristisch ist. Die Sauerstoffzufuhr pro Quadratmeter der Stahloberfläche variiert zwischen 100 und 300 Nm³/h, wobei bei der Verarbeitung von vorgewärmtem Roheisen (UHCP) Werte bis zu 47 Nm³/ton erreicht werden können.

Ein ausgeklügeltes Design, wie bei Icdas II, setzt acht Brenner mit jeweils 8 MW ein, die im Abstand von drei Metern angeordnet sind. Diese Anordnung resultiert in einer Energiedichte von rund 2,4 MW pro Meter Ofenumfang, während UHCP-Anlagen Energiedichten bis zu 3,2 MW/m erzielen können. Im Fuel Arc Furnace (FAF)-Verfahren erfolgt die Erwärmung in zwei Stufen: zunächst wird ca. 70 % der Energie chemisch eingebracht, bevor eine zweite Phase mit nur noch etwa 14 % elektrischer Energie folgt. In diesem Zusammenhang werden vorgewärmter Schrott sowie Hochleistungs-Drehbrenner verwendet, um eine effektive Energieeinbringung zu gewährleisten.

Die Zugabe von kohlenstoffhaltigen Materialien wie Kohle oder Koks mit dem Schrott dient dazu, die Oxidation von Eisen während der Nachverbrennung zu reduzieren. Ab Temperaturen um 800 °C, also etwa bei 75–80 % des Schmelzprozesses, werden die Brenner abgeschaltet, um eine Überoxidation zu vermeiden. Diese Maßnahmen führen zu einer signifikanten Senkung der Energiekosten, was in Studien mit Einsparungen von etwa 5,4 USD pro Tonne Stahl belegt wird, basierend auf Kosten von 0,035 USD/kWh für elektrische Energie und 0,09 USD/m³ für Erdgas. Im Vergleich zu konventionellen Brennern erhöht sich der Erdgasverbrauch im FAF-Prozess von 8 auf 20 Nm³/ton, während die Sauerstoffzufuhr von 40 auf 82 Nm³/ton ansteigt. Allerdings führt die gesteigerte chemische Energiezufuhr durch Sauerstoff auch zu einem erhöhten CO2-Ausstoß, was bei der Umweltbilanz zu berücksichtigen ist.

Ein weiterer bedeutender Zusatzstoff sind Autoreifen, die als Kohlenstoffersatz im EAF eingesetzt werden können. Die Verbrennung von Reifen liefert chemische Energie durch die Oxidation von Kohlenstoff und Eisen. Studien zeigen, dass pro Tonne Stahl etwa 8–12 kg zerkleinerte Reifen zugegeben werden können, was etwa der üblichen Kohlenstoffmenge im Ofen entspricht. Die Heizwerte von Reifen liegen im Bereich von 7.500 bis 8.100 kcal/kg. Neben Kohlenstoff enthalten Reifen auch Schwefel, dessen Konzentration vergleichbar mit anderen Kohlenstoffquellen ist. Die Nutzung von Reifen erfordert allerdings Vorsicht, da eine zu hohe Zugabemenge zu einer starken Zunahme von Rauchentwicklung und unangenehmen Gerüchen führt. Um dies zu vermeiden, wird empfohlen, Reifen nicht direkt mit flüssigem Stahl oder Brennern in Kontakt zu bringen, sondern den Ladevorgang kontrolliert zu gestalten und die Abluftsysteme entsprechend auszulegen.

Der Vergleich von verschiedenen EAF-Anlagen zeigt deutliche Unterschiede in Kapazität, Leistungsaufnahme, Sauerstoff- und Brennstoffverbrauch sowie Produktivität. So bewegen sich typische spezifische Energieverbräuche für kalten Schrott zwischen 325 und 380 kWh pro Tonne und sinken bei der Verwendung von heißem Schrott auf etwa 290 bis 295 kWh pro Tonne. Die Sauerstoffzufuhr variiert zwischen 30 und 47 Nm³/ton, während die Erdgasaufnahme bei konventionellen Verfahren bei etwa 5 bis 6 Nm³/ton liegt. Diese Werte spiegeln das Potenzial zur Effizienzsteigerung durch Optimierung der Brenneranordnung und der Sauerstoffinjektion wider.

Neben der rein energetischen Betrachtung ist auch die Gasströmungsdynamik in der Schmelze von großer Bedeutung. Die Impingement-Strahlströmung, also das direkte Auftreffen der Sauerstoffstrahlen auf die flüssige Stahloberfläche, fördert die Durchmischung und die Homogenisierung der Schmelze. Dadurch wird nicht nur die Wärmeverteilung verbessert, sondern auch der chemische Reaktionsverlauf beschleunigt. Verschiedene Studien mit physikalischen Modellen, wie Wasserexperimenten und numerischen Simulationen, haben die komplexen Wechselwirkungen zwischen Gas- und Flüssigphasen untersucht und gezeigt, dass die Ausrichtung, Neigung und Intensität der Gasstrahlen entscheidend für die Prozessstabilität und Effizienz sind.

Wichtig ist außerdem die Berücksichtigung der Materialzusammensetzung und deren Einfluss auf den Energiebedarf. So variieren Schrottdichten, Schrottzusammensetzungen und die Menge an Zuschlagstoffen wie Flussmitteln, die ebenfalls Einfluss auf den Schmelzprozess und die Energieeffizienz haben. Die Integration von Vorwärmung und optimierter Brennertechnik erlaubt es, sowohl den spezifischen Energieverbrauch als auch den CO2-Ausstoß zu minimieren.

Neben der technischen Optimierung sollte auch die ökologische und ökonomische Gesamtsicht nicht vernachlässigt werden. Die Steigerung des chemischen Energieanteils durch Sauerstoffinjektion und alternative Brennstoffe führt zwar zu Kosteneinsparungen, erhöht aber gleichzeitig die Emissionen, was eine sorgfältige Abwägung im Kontext der Nachhaltigkeit erfordert. Die Auslegung der Lüftungs- und Abgasbehandlungsanlagen muss den erhöhten Schadstoffmengen Rechnung tragen.

Ein umfassendes Verständnis der thermodynamischen und fluiddynamischen Prozesse im EAF ist für die Entwicklung innovativer Technologien unabdingbar. Die Kombination von chemischer Energie durch Sauerstoffinjektion, optimierter Brennerkonfiguration und dem Einsatz alternativer Brennstoffe wie Reifen kann den Stahlproduktionsprozess deutlich effizienter gestalten. Dabei ist eine präzise Steuerung der Prozessparameter notwendig, um die Vorteile voll auszuschöpfen und negative Auswirkungen wie erhöhte Emissionen und Rauchbildung zu minimieren.

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Wie beeinflusst die Schlackenschaumbildung die Stahlproduktion und wie werden Schlacken getestet?

Die Schlackenschaumbildung ist ein zentraler Prozess in der Stahlproduktion, der nicht nur die Effizienz der Produktion beeinflusst, sondern auch maßgeblich die Qualität des Endprodukts bestimmt. In verschiedenen Experimenten und Studien wurde untersucht, wie unterschiedliche Schlackenkomponenten die Schaumbildung und die Stabilität des Schaumteppichs beeinflussen. Diese Schaumprozesse sind von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der thermodynamischen und physikalischen Wechselwirkungen, die während des Stahlschmelzprozesses im Hochofen oder im Konverter ablaufen.

Die Bildung von Schaum in der Schlacke hängt von der chemischen Zusammensetzung der Schlacke ab, wobei insbesondere die Oxide von Calcium, Silizium, Eisen und Magnesium eine wichtige Rolle spielen. So untersuchte Kitamura (1994) die Bildung von Schaum in einer CaO-SiO2-Al2O3-P2O5-TiO2-MnO-MgO-CaF2-Schlacke, indem zunächst ein Gemisch aus Oxiden bei hohen Temperaturen geschmolzen und anschließend FeO hinzugefügt wurde. Die Ergebnisse dieser Experimente trugen dazu bei, das Verständnis darüber zu erweitern, wie FeO in die Schaumbildung eingreifen kann, wobei die Zugabe von FeO über einen Zeitraum von 20 Minuten in mehreren Etappen erfolgte.

Ein weiteres bemerkenswertes Experiment wurde von Paramguru (2001) durchgeführt, wobei eine Mischung aus CaO, SiO2, Al2O3 und MgO in einem Plasmaofen aufgeschmolzen wurde. FeO wurde als vorreduziertes Eisenerz zugegeben, um die chemische Reaktion zu initiieren und das Schäumen zu fördern. Interessanterweise wurde festgestellt, dass nur der Boden des Schmelzofens auf das FeO reagierte, was auf die Komplexität der Reaktionen und den Einfluss der Umgebungstemperatur und -atmosphäre hinweist.

Die Praxis, die Schaumbildung in Schlacken zu messen, hat eine Vielzahl von Methoden hervorgebracht. So verwendeten Ji et al. (1996) und Hong et al. (2006) unterschiedliche Instrumente wie Fotodetektoren und elektrische Sonden, um die Höhe des Schaumteppichs zu messen. Diese Messungen ermöglichen eine genauere Untersuchung der Schaumdynamik, wobei die Zugabe von Kohlenstoffpartikeln, die mit Stickstoff in die Schlacke injiziert wurden, als ein wesentlicher Faktor für das Schäumen identifiziert wurde.

Ein bedeutendes Experiment zur Schaumdynamik wurde auch von Zhang (2006) durchgeführt, wobei verschiedene Schichtdicken von Schlacke und die Zugabe von Feststoffpartikeln wie Graphit untersucht wurden. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigten, dass das Vorhandensein von Feststoffpartikeln die Schaumhöhe signifikant beeinflussen kann. Dies ist von großer Bedeutung, da das Verhalten des Schaumteppichs direkt mit der Temperatur und der Gasaustauschrate während des Schmelzprozesses zusammenhängt. In ähnlicher Weise untersuchten Corbari (2008) und Kapilashrami (2006) die Auswirkungen von unterschiedlichen Kohlenstoffmaterialien und deren Konzentrationen in der Schlacke auf die Schaumhöhe und -stabilität.

Ein häufig verwendeter Indikator zur Beurteilung der Schaumqualität ist der sogenannte "Foaming Index", der durch die Analyse der Viskosität und Oberflächenspannung der Schlacke bestimmt wird. Hierbei ist es von Bedeutung, dass sich diese Parameter unter verschiedenen Bedingungen, wie etwa der Zugabe von FeO, in erheblichem Maße verändern können. Die Viskosität und die Oberflächenspannung der Schlacke beeinflussen die Stabilität des Schaums und damit die Effizienz des gesamten Prozesses. De Vos et al. (2011) führten akustische Messungen durch, um die Schaumhöhe und -dichte während des Umblasens im Konverter zu überwachen. Sie fanden, dass die akustischen Messwerte, die mit dem berechneten Foaming Index korreliert wurden, nicht immer genau waren. Diese Entdeckung legt nahe, dass die bestehenden Indizes zur Vorhersage des Schäumverhaltens in der Praxis möglicherweise nicht zuverlässig sind.

Ein interessantes Konzept, das in diesen Studien immer wieder auftaucht, ist das der Schaumstabilität. Wenn der Schaum instabil wird und kollabiert, spricht man von „Slopping“, was einen wichtigen Punkt für die Prozesskontrolle darstellt. In den letzten Jahren wurden verschiedene Technologien entwickelt, um dieses Phänomen zu messen, darunter Mikrowellenradar und akustische Überwachung. Diese Technologien ermöglichen eine präzisere Erfassung von Schaumverhalten und das frühzeitige Erkennen von Problemen während des Prozesses.

Die Stabilität und das Volumen des Schaumteppichs sind entscheidend für die Effizienz der Schlackenaustragung und die Optimierung der Temperaturverteilung im Schmelzofen. Das Verständnis der zugrunde liegenden chemischen und physikalischen Mechanismen ermöglicht es, die Produktionseffizienz zu steigern und gleichzeitig die Emissionen zu kontrollieren. Das Thema Schlackenschaumbildung bleibt daher ein zentrales Forschungsgebiet, da die Prozesse weiterhin optimiert werden, um sowohl die Produktqualität als auch die Nachhaltigkeit der Produktion zu verbessern.

Für ein vertieftes Verständnis dieses Prozesses ist es wichtig, sich nicht nur mit der chemischen Zusammensetzung der Schlacken zu beschäftigen, sondern auch mit den verschiedenen physikalischen Kräften und Bedingungen, die den Schäumungsprozess beeinflussen. Dabei spielen die Wechselwirkungen zwischen den Schlackenkomponenten, die Reaktivität des FeO und der Einfluss der Gase eine wichtige Rolle.

Wie beeinflussen Kohlenstoffpartikel den Schaum von Schlacke in Hochofenprozessen?

Die Zugabe von festen Partikeln in den Schmelzprozess kann den Schaumzustand der Schlacke signifikant beeinflussen. Es wurde nachgewiesen, dass feste Partikel die Schäumungseigenschaften von Schlacken verändern und in einigen Fällen die Schaumhöhe erhöhen, während sie in anderen Fällen zu einer Unterdrückung des Schaums führen können. Diese Effekte hängen von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Art und Größe der Partikel sowie deren chemische Zusammensetzung.

Die Zugabe von Flussmitteln in Form von festen Partikeln, wie zum Beispiel 2CaO·SiO2 oder CaO, hat gezeigt, dass die Schäumung der Schlacke signifikant verbessert werden kann. In Experimenten, bei denen Flussmittel in einer 90-Tonnen-EAF (Elektrolichtbogenofen) injiziert wurden, wurde festgestellt, dass der Fluss von injizierten Partikeln die Gesamtmenge an Flussmitteln und den Energieverbrauch senken kann. Insbesondere wurde der Energieverbrauch um etwa 20 bis 30 kWh pro Tonne reduziert, wenn die Flussmittel als injizierte Partikel und nicht in blockierter Form hinzugefügt wurden. Die Verbesserungen im Schäumen wurden auch durch PSD-Diagramme (Partikelgrößenverteilungs-Diagramme) beobachtet, die zeigten, dass die experimentellen Werte näher an der Sättigungslinie lagen.

Ein wichtiger Aspekt der Forschung betrifft die Wirkung von Kohlenstoffpartikeln, insbesondere ihre Fähigkeit, die Schäumung der Schlacke zu beeinflussen. Frühere Studien, wie die von Ito und Fruehan (1989), haben gezeigt, dass die Zugabe von festen Partikeln wie CaO und SiO2 die Schäumungseigenschaften der Schlacke erhöht. Diese Partikel haben eine Durchmesserbereich von 30 bis 100 μm. Es wurde jedoch auch festgestellt, dass Kohlenstoffpartikel die Schäumung unterdrücken können, insbesondere wenn die Partikelgröße zu groß ist. Zhang und Fruehan (1995) untersuchten die unterdrückende Wirkung von Kohlenstoffpartikeln auf die Schäumung von CaO-SiO2-FeO-CaF2-Schlacken und fanden heraus, dass die Schäumung durch die Zugabe von Kohlenstoffpartikeln verringert werden kann. Dies wurde hauptsächlich durch die größere Partikelgröße der Kohlenstoffarten erklärt, die in den Experimenten verwendet wurden.

Die Forschung von Corbari et al. (1999) beschäftigte sich mit der Reduktionsrate von FeO durch festen Kohlenstoff und dessen Auswirkungen auf die Schäumung der Schlacke. Sie fanden heraus, dass die FeO-Konzentration einen direkten Einfluss auf die Schäumung hat. Wenn die FeO-Konzentration von 15% auf 45% erhöht wird, steigt zunächst die Schaumhöhe, bevor sie bei einer Konzentration von 25% FeO ein Maximum erreicht und dann wieder abnimmt. Es wurde festgestellt, dass die Art des Kohlenstoffs die Schäumung unterschiedlich beeinflusst. Anthrazitkohle, zum Beispiel, führte zu einer stärkeren Schäumung aufgrund einer höheren Rate der Devolatilisation und der anschließenden Fragmentierung von Kohlenstoff, wenn sie mit der Schlacke in Kontakt kam.

Im Vergleich der Schäumungseigenschaften von verschiedenen Kohlenstoffquellen stellte sich heraus, dass Biokohle und Bitumenchar eine ähnliche Leistung wie konventionelle Kohlenstoffe zeigten, jedoch mit signifikanten Unterschieden in der Schaumhöhe. Bianco et al. (2000) untersuchten den Ersatz von Kohlenstoff durch Char, das aus Biomasse gewonnen wurde, und fanden, dass Biokohle in einigen Fällen Kohlenstoff aus fossilen Brennstoffen ersetzen kann, aber die Ergebnisse aus verschiedenen Anlagen waren gemischt. DiGiovanni et al. (2000) führten ebenfalls Tests mit verschiedenen Kohlenstoffquellen durch, wobei sie fanden, dass bestimmte Kohlenstoffarten wie Nut Coke zu einer signifikant höheren Schaumhöhe führten als Industrieller Injektionskohle oder Biobriquette.

Die Analyse der Auswirkungen von Kohlenstoffarten auf die Schäumung zeigte, dass nicht nur der Kohlenstoffgehalt, sondern auch die Partikelgröße und die Volatilität der verwendeten Kohlenstoffquelle eine entscheidende Rolle spielen. So zeigten Experimente mit Biobriquetten, die aus schwarzem Fichtenbiomasse-Char und Bio-Öl hergestellt wurden, dass der volatile Anteil des Kohlenstoffs ein wichtiger Faktor für die Schäumungskapazität war. Biochar, insbesondere in Form von Pellets mit einer Partikelgröße von 0,15 bis 0,6 mm, hatte eine wesentlich bessere Leistung als größere Partikel von bis zu 6 mm.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit der Wahl des richtigen Kohlenstoffs für die Schäumungseigenschaften von Schlacke in Hochofenprozessen. Es ist nicht nur die Art des Kohlenstoffs, sondern auch seine Partikelgröße und der Anteil an flüchtigen Bestandteilen entscheidend für das Schäumungsverhalten. Darüber hinaus spielt die FeO-Konzentration eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Schaumhöhe und -stabilität. Eine präzise Kontrolle dieser Variablen kann zu einer Optimierung des Schmelzprozesses führen, wodurch Energie gespart und die Qualität des Endprodukts verbessert wird.