REVaMP: Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes

In den euro­päi­schen Pro­zess­in­dus­trien wer­den gro­ße Men­gen an Ener­gie und Res­sour­cen ver­braucht, um jähr­lich Mil­lio­nen von Ton­nen von Mate­ria­li­en zu pro­du­zie­ren. Ins­be­son­de­re bei der Metall­erzeu­gung wer­den metal­li­sche Abfäl­le aus Alt­ge­rä­ten recy­celt und als Sekun­där­roh­stof­fe in den Pro­zes­sen ein­ge­setzt. Die Ver­wen­dung von Schrott ist sowohl öko­lo­gisch als auch kom­mer­zi­ell vor­teil­haft, da sie die Erschöp­fung natür­li­cher pri­mä­rer Res­sour­cen redu­ziert und Depo­nien mit Abfall­ma­te­ri­al ver­mie­den wer­den. Noch wich­ti­ger ist heu­te, dass der Ener­gie­ver­brauch und die CO₂-Emis­sio­nen der Reduk­ti­ons­pro­zes­se von Metall­erzen gesenkt oder sogar ganz ver­mie­den wer­den kön­nen, wenn recy­cel­te Mate­ria­li­en als Aus­gangs­ma­te­ri­al ver­wen­det wer­den. Die Metall­pro­duk­ti­ons­an­la­gen sind jedoch mit einer zuneh­men­den Varia­bi­li­tät der Mate­ri­al- und Ener­gie­zu­fuhr konfrontiert.

Zusam­men­wir­ken der ver­schie­de­nen Nach­rüs­tungs­lö­sun­gen für die Anwen­dungs­fäl­le in REVaMP

Um die­ser Her­aus­for­de­rung gerecht zu wer­den, müs­sen bestehen­de Metall­erzeu­gungs­an­la­gen mit geeig­ne­ten Sen­so­ren für die Schrott­ana­ly­se und den Ofen­be­trieb nach­ge­rüs­tet wer­den, damit die unter­schied­li­chen Bedin­gun­gen des Ein­satz­ma­te­ri­als hin­sicht­lich Mate­ri­al und Ener­gie erfüllt wer­den kön­nen. Dar­über hin­aus muss die Aus­wahl des opti­ma­len Ein­satz­ma­te­ri­als in Bezug auf Mate­ri­al- und Ener­gie­ef­fi­zi­enz durch die Anwen­dung geeig­ne­ter Pro­zess­steue­rungs- und Ent­schei­dungs­un­ter­stüt­zungs­werk­zeu­ge ver­bes­sert wer­den. Auch Sys­te­me zur Vor­wär­mung von fes­tem Schrott kön­nen die Ener­gie­ef­fi­zi­enz der Schmelz­pro­zes­se erhö­hen. Um das Pro­zess­ver­hal­ten opti­mal zu über­wa­chen und zu steu­ern, müs­sen modell­ba­sier­te Soft­ware­werk­zeu­ge ent­wi­ckelt und ange­wen­det werden.

Das Haupt­ziel des REVaMP-Pro­jekts ist die Ent­wick­lung, Anpas­sung und Anwen­dung neu­er Nach­rüs­tungs­tech­no­lo­gien, um der zuneh­men­den Roh­stoff­va­ria­bi­li­tät gerecht zu wer­den und eine mate­ri­al- und ener­gie­ef­fi­zi­en­te Nut­zung des Aus­gangs­ma­te­ri­als zu gewähr­leis­ten. Dies soll exem­pla­risch an drei ver­schie­de­nen Anwen­dungs­fäl­len aus der Metall­in­dus­trie demons­triert wer­den. Auf­grund der indus­tri­el­len Rele­vanz wur­den die Anwen­dungs­fäl­le aus der Elek­tro- und Sau­er­stoff­stahl­er­zeu­gung, der Alu­mi­ni­um­raf­fi­na­ti­on und dem Blei-Recy­cling aus­ge­wählt. Die Leis­tung der ver­schie­de­nen Tech­no­lo­gien wird bewer­tet und die Vor­tei­le wer­den quantifiziert.

Über­sicht der betei­lig­ten Pro­jekt­part­ner in REVaMP

Das REVaMP-Pro­jekt wird Nach­rüs­tungs­lö­sun­gen für die euro­päi­sche Pro­zess­in­dus­trie ent­wi­ckeln und tes­ten, ins­be­son­de­re für die sehr res­sour­cen- und ener­gie­in­ten­si­ve Metall­pro­duk­ti­on. Mit fort­schritt­li­chen pro­zess­spe­zi­fi­schen Werk­zeu­gen für die Cha­rak­te­ri­sie­rung von (Sekundär-)Rohstoffen, die Ver­bes­se­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz sowie die Pro­zess­über­wa­chung und ‑steue­rung wer­den die Ener­gie- und Roh­stoff­ef­fi­zi­enz erheb­lich ver­bes­sert. Dies wird im Fol­gen­den durch eine detail­lier­te Bewer­tung der erwar­te­ten Aus­wir­kun­gen auf die ver­schie­de­nen Anwen­dungs­fäl­le der Stahl‑, Alu­mi­ni­um- und Blei­pro­duk­ti­on auf­ge­zeigt. Die Bewer­tun­gen basie­ren auf den betei­lig­ten Pro­duk­ti­ons­an­la­gen und wer­den dann so weit wie mög­lich auf alle Anla­gen der betref­fen­den Part­ner und schließ­lich auf euro­päi­scher Ebe­ne ent­spre­chend der gesam­ten Pro­duk­ti­ons­ka­pa­zi­tät in Euro­pa skaliert.

Das Insti­tut für Indus­trie­ofen­bau und Wär­me­tech­nik lei­tet als Part­ner des REVaMP-Pro­jek­tes das Arbeits­pa­ket “Bewer­tung von Nach­rüst­lö­sun­gen im indus­tri­el­len Maß­stab”. In die­sem Rah­men wer­den umfang­rei­che Mate­ri­al- und Stoff­strom­ana­ly­sen (MFA) und Lebens­zy­klus­ana­ly­sen bzw. Öko­bi­lan­zen (LCA) durch­ge­führt und koor­di­niert. In enger Zusam­men­ar­beit mit den Part­nern SIDENOR, GRUPAL und EXIDE wird das IOB drei Mate­ri­al- und Stoff­strom­ana­ly­sen sowie drei Lebens­zy­klus­ana­ly­sen für ver­schie­de­ne Pro­duk­ti­ons­sze­na­ri­en der Stahl‑, Alu­mi­ni­um- und Blei­pro­duk­ti­on ent­wi­ckeln. Abschlie­ßend wird eine Bewer­tung der ent­wi­ckel­ten und imple­men­tier­ten Nach­rüs­tungs­lö­sun­gen hin­sicht­lich tech­ni­scher, öko­lo­gi­scher und öko­no­mi­scher Aspek­te sowie ihrer sek­tor­über­grei­fen­den Über­trag­bar­keit durchgeführt.