Schwefelfreie und phosphorarme Biokohle: Diese Spezifikationen zählen für Stahl und Ferrochrom

Wenn ein Stahlwerk oder Ferrolegierungshersteller Koks oder Anthrazit durch ein erneuerbares Reduktionsmittel ersetzen will, geht es in der ersten Frage selten um CO₂. Es geht um Chemie: Bringt der neue Kohlenstoff Schwefel und Phosphor ins Metall? Deshalb sind schwefelfreie Biokohle und phosphorarme Biokohle zu einem eigenen Spezifikationsthema geworden. Dieser Beitrag erklärt, welche Werte im Analysenzertifikat wirklich zählen, warum Metallurgen darauf achten und wie Sie eine Spezifikation formulieren, die Ihr Lieferant auch einhalten kann.

Warum Phosphor und Schwefel im Reduktionsmittel entscheidend sind

Alles, was in den Ofen chargiert wird, landet irgendwo. Der Kohlenstoff wird bei der Reduktion verbraucht, die Begleitelemente des Reduktionsmittels gehen dagegen teils in die Schlacke, teils ins Metall. Phosphor und Schwefel stehen dabei besonders im Fokus, denn schon geringe Mengen verändern die Eigenschaften des Stahls.

• Phosphor verursacht Kaltbrüchigkeit: Der Stahl versprödet bei niedrigen Temperaturen und verliert Kerbschlagzähigkeit. Für Baustahl, Rohr- und Automobilgüten sind die P-Grenzwerte im Endprodukt eng.
• Schwefel bildet Eisensulfid (FeS), das tiefer schmilzt als Stahl und sich an den Korngrenzen anreichert. Die Folge ist Rotbrüchigkeit – Risse beim Walzen und Schmieden – sowie geringere Duktilität.
• Ferrolegierungen reagieren besonders empfindlich. Bei der Erzeugung von Ferrochrom oder Ferromangan geht ein großer Teil des Phosphors aus dem Möller in die Legierung über – und von dort in jeden Stahl, der damit legiert wird.

Die nachträgliche Entfernung ist teuer. Entschwefelung und Entphosphorung erfordern zusätzliche Flussmittel, mehr Schlacke, längere Behandlungszeiten und mitunter eigene Prozessschritte. Eine Ferrolegierung nach dem Schmelzen zu entphosphoren ist besonders schwierig. Es ist fast immer günstiger, P und S gar nicht erst in den Ofen zu bringen – deshalb ist die Spezifikation des Reduktionsmittels so wichtig wie die des Erzes.

Faustregel: Jede Einheit Schwefel oder Phosphor, die Sie nicht chargieren, müssen Sie nicht entfernen. Ein sauberes Reduktionsmittel ist eine Kosteneinsparung im Prozess, nicht nur ein Qualitätsmerkmal.

Spezifikation von Biokohle: die wichtigsten Werte im Analysenzertifikat

Ein Analysenzertifikat (CoA) für metallurgische Biokohle enthält in der Regel dieselben Kennwerte wie bei Koks oder Anthrazit. Die Tabelle zeigt, was sie bedeuten und warum sie am Ofen zählen. Die konkreten Werte je Sorte stehen im Zertifikat und im Vertrag – sie hängen vom Ofen und vom Produkt ab.

Kennwert	Bedeutung	Warum es den Metallurgen interessiert
Fester Kohlenstoff (Cfix)	Anteil des festen Kohlenstoffs nach Abzug von Feuchte, flüchtigen Bestandteilen und Asche	Dieser Kohlenstoff reduziert die Oxide. Je höher, desto weniger Material pro Tonne Metall
Flüchtige Bestandteile	Gase und Teere, die beim Erhitzen frei werden	Hohe Flüchtige verbrennen früh, belasten das Abgas und machen den Kohlenstoffverbrauch schwer planbar
Asche	Mineralischer Rückstand nach der Verbrennung	Asche geht in die Schlacke: mehr Schlackenmenge, mehr Energie, mehr Flussmittel
Feuchte	Freies Wasser im Material	Verdampfen kostet Energie; ohne Korrektur verfälscht Feuchte die Kohlenstoffbilanz
Schwefel (S)	Gesamtschwefelgehalt	Geht ins Metall über, verursacht Rotbrüchigkeit und treibt die Entschwefelungskosten
Phosphor (P)	Gesamtphosphorgehalt	Geht in Stahl und vor allem Ferrolegierungen über, verursacht Kaltbrüchigkeit, schwer zu entfernen
Heizwert	Bei der Verbrennung freigesetzte Energie	Relevant, wo der Kohlenstoff auch Wärme liefert, etwa als Chargierkohle oder beim Einblasen
Körnung	Fraktionsbereich, z. B. 0–3 mm bis 25–50 mm	Feinanteile werden ausgetragen oder stören die Gasdurchströmung; Stückgut muss zur Förder- und Einblastechnik passen

Zur Einordnung: Die kalzinierte Biokohle von Pamecarbon wird mit 85–95 % festem Kohlenstoff geliefert, die schwefelfreien und phosphorfreien Sorten mit ab 80 % festem Kohlenstoff – bei minimaler Feuchte, Asche und flüchtigen Bestandteilen. Jede Charge hat ein Analysenzertifikat eines unabhängigen Labors mit allen oben genannten Werten. Das gesamte Sortiment finden Sie auf der Seite Biokohle-Produkte.

Wie Rohstoff und Kalzinierung Schwefel und Phosphor niedrig halten

Fossile Reduktionsmittel erben ihre Verunreinigungen aus der Geologie. Kohle und daraus hergestellter Koks tragen den Schwefel und Phosphor der Lagerstätte in sich, und eine Kokerei kann daran wenig ändern. Bei Biokohle ist das anders: Ihre Chemie bestimmen die Wahl der Biomasse und der thermische Prozess.

Pamecarbon verarbeitet ausschließlich landwirtschaftliche Produktionsabfälle – kein Holz. Verarbeitungsreste, die sonst verrotten und CO₂ freisetzen würden, werden zu Kohlenstoff, die Produktion ist damit CO₂-negativ. Die Auswahl und Kontrolle dieser Agrarreststoffe hält den Schwefel auf ultraniedrigem bis null Niveau und erlaubt es, den Phosphorgehalt auftragsbezogen einzustellen. Darauf beruhen zwei eigene Produktlinien: phosphorarmer bzw. phosphorfreier Biokohlenstoff und schwefelfreier Biokohlenstoff.

Den Rest erledigt die Kalzinierung. Die zusätzliche Wärmebehandlung treibt flüchtige Bestandteile aus, erhöht den festen Kohlenstoff und macht die Eigenschaften von Charge zu Charge stabiler. Für den Ofenbetrieb ist diese Vorhersagbarkeit oft so viel wert wie die Spitzenwerte selbst. Warum dasselbe Produkt mal Biochar, mal Biocoal, mal Biokohle heißt, erklärt unser Beitrag Unterschied zwischen Biochar, Biocoal und kalzinierter Biokohle.

Ferrochrom und Reduktionsöfen: Was zusätzlich zu prüfen ist

Ferrochrom wird in Reduktionsöfen mit eingetauchter Elektrode (Submerged Arc Furnace, SAF) erschmolzen, klassisch mit Koks oder Kohle als Reduktionsmittel. Biokohlenstoff kann diese teilweise ersetzen, doch der SAF stellt Anforderungen über die Chemie hinaus:

• Mechanische Festigkeit. Das Material muss der Last der Möllersäule standhalten. Weiches Material zerfällt und verschlechtert die Gasdurchlässigkeit.
• Feinanteil. Zu viel Feinkorn behindert die Gasströmung durch die Beschickung. Die Körnung sollte genau festgelegt und der Umgang mit Feinanteilen bei Transport und Chargierung vorab geklärt werden.
• Elektrischer Widerstand. Biokohlenstoff hat meist einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand als Koks. Im SAF kann das ein Vorteil sein, weil es hilft, die Elektroden tiefer in der Beschickung zu halten.

Wie viel Biokohle ein Ofen verträgt, hängt von Ofen, Erz und Legierungsgüte ab und wird in Versuchsschmelzen ermittelt, meist beginnend mit einer Teilsubstitution. Im Elektrolichtbogenofen ist es einfacher: Biokohle ersetzt Chargierkohle und Einblaskohle für die Schaumschlacke direkt. Mehr dazu und zur Wirtschaftlichkeit unter CBAM lesen Sie in unserem Beitrag Biokohle für die Stahlindustrie und CBAM.

So schreiben Sie eine Biokohle-Spezifikation für Ihren Lieferanten

Eine gute Spezifikation schützt beide Seiten: Sie erhalten ein Reduktionsmittel, mit dem Ihr Prozess arbeiten kann, und der Lieferant weiß genau, was zu liefern ist. Diese Checkliste hilft bei der Anfrage:

1. Anwendung und Ofentyp – Elektrolichtbogenofen, SAF, Hochofen (Ersatz von Einblaskohle oder Nusskoks), Pfannenaufkohlung, Sonstiges.
2. Fester Kohlenstoff – benötigter Mindestwert mit klarer Bezugsbasis (wasserfrei oder Anlieferungszustand).
3. Maximaler Schwefel- und Phosphorgehalt – abgeleitet aus den Grenzwerten Ihres Produkts und Ihrem heutigen Reduktionsmittel, nicht aus einer Pauschaltabelle.
4. Flüchtige Bestandteile, Asche und Feuchte – Höchstwerte passend zu Ihrer Energie- und Schlackenbilanz.
5. Körnung – etwa 0–3 mm zum Einblasen oder größere Fraktionen bis 25–50 mm zum Chargieren; Sonderkörnungen auf Anfrage.
6. Verpackung und Menge – Big Bags mit 500–1000 kg, 25-kg-Säcke oder lose; Versuchsmenge und erwartete Monatstonnage.
7. Dokumente – Analysenzertifikat eines unabhängigen Labors je Charge, bei Bedarf Herkunftsnachweise des Rohstoffs und Sicherheitsdatenblatt (MSDS).
8. Analysemethode und Probenahme – vereinbaren Sie, wie und wo beprobt wird, damit Wareneingangsprüfung und Lieferantenzertifikat vergleichbar sind.

Viele Fragen zu Sorten, Körnungen und Dokumenten beantworten wir bereits in den häufigen Fragen zur Biokohle.

Muster und Analysenzertifikat anfordern

Ob schwefelfreie oder phosphorarme Biokohle zu Ihrem Prozess passt, zeigt am schnellsten ein Test. Pamecarbon versendet Muster von 2–5 kg mit Labordaten innerhalb von 5–7 Werktagen, und jede Handelscharge kommt mit eigenem Analysenzertifikat. Senden Sie uns Ihre Zielspezifikation über die Kontaktseite – wir schlagen Ihnen eine passende Sorte und Körnung vor.