Projektübersicht

Kreislaufwirtschaft

Flu­o­rid­S­e­lek­tiv - Ver­fah­rens­ent­wick­lung zur se­lek­ti­ven Flu­o­ridab­tren­nung aus in­dus­tri­el­len Pro­zess­wäs­sern

Pro­zess­wäs­ser der Roh­ei­sen- und Stahl­er­zeu­gung wei­sen Flu­o­ridge­hal­te bis 100 mg/L auf. Zur Ab­lei­tung oder Kreis­l­auf­füh­rung ist eine se­lek­ti­ve Ab­tren­nung des Flu­o­rids not­wen­dig und sinn­voll. Ver­bleibt Flu­o­rid im Rah­men der Pro­zess­was­se­rent­sa­l­zung im Kon­zen­trat, ist die­ses viel­fach nicht ver­wert­bar und zu ent­sor­gen. Ver­füg­ba­re Be­hand­lungs­ver­fah­ren tren­nen in der Regel das Flu­o­rid un­s­e­lek­tiv ab, es ent­steht ein zu ent­sor­gen­des Misch­kon­zen­trat. Für die ef­fek­ti­ve Flu­o­ridab­tren­nung sind die Ver­fah­ren se­lek­ti­ve Ad­sorp­ti­on bzw. se­lek­ti­ve Fäl­lung ge­eig­net.

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Zin­kAt­li­ne - Ent­wick­lung eines At­li­ne-Mess­ver­fah­rens zur schnel­len Ana­ly­se des Ge­samt­zink­ge­hal­tes in Pro­zess­wäs­sern

Die in der Stahl­pro­duk­ti­on und Ober­flä­chen­be­hand­lung (Ver­zin­kung) auf­tre­ten­den Pro­zess­wäs­ser kön­nen mit er­höh­ten Zink­ge­hal­ten be­las­tet sein. Es wird zudem dis­ku­tiert, die für die Ober­flä­chen­be­hand­lung der­zeit gül­ti­gen Ein­leit-Grenz­wer­te von 2 mg/L auf 1 mg/L bis 0,1 mg/L deut­lich ab­zu­sen­ken, was einen un­mit­tel­ba­ren Hand­lungs­be­da­rf in der Pro­zess­füh­rung und Ab­was­ser­be­hand­lung er­for­dert.

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Kon­zen­trat-Bio­zid - Ent­wick­lung eines be­triebs­si­che­ren Ver­fah­rens zur Kühl­was­se­rent­sa­l­zung auf Basis der mem­bran­un­ter­stütz­ten ka­pa­zi­ti­ven Deio­ni­sa­ti­on mit Er­zeu­gung von Mo­no­kon­zen­tra­ten

Die ge­setz­li­chen Grenz­wert­vor­ga­ben im Be­reich Kühl- und Ab­was­se­r­ein­lei­tung wer­den kon­ti­nu­ier­lich ver­schärft. Die Was­se­rent­nah­me wird zu­neh­mend li­mi­tiert und es be­steht eine tem­po­rä­re Was­ser­ver­knap­pung. Dies re­sul­tiert in einer po­ten­zi­el­len ne­ga­ti­ven Be­ein­flus­sung der Pro­duk­ti­on (Kor­ro­si­on, Was­ser-/An­la­gen­ver­füg­bar­keit) in der Stahl- und Ei­sen­pro­duk­ti­on ins­be­son­de­re in Kühl- und Gieß­pro­zes­sen.

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WEISS_4PN - In­te­gra­ti­ve An­wen­dung von In­no­va­ti­o­nen und di­gi­ta­les Kühl­leis­tungs­ma­na­ge­ment zur Re­du­zie­rung des Was­ser­be­da­rfs in der Stahl­pro­duk­ti­on – Teil­pro­jekt 2: Pro­gno­se von Be­triebss­ze­na­ri­en der Kühl­kreis­läu­fe auf­grund kli­ma­be­ding­ter Eng­päs­se sowie Er­mitt­lung der Stö­rein­flüs­se bei An­wen­dung der Ka­pa­zi­ti­ven Deio­ni­sa­ti­on (MCDI)

Der fort­s­chrei­ten­de Kli­ma­wan­del und damit ver­bun­de­ne ex­tre­me Wet­te­rer­eig­nis­se er­hö­hen zu­neh­mend den Was­serstress, was zu einer be­grenz­ten oder un­zu­rei­chen­de Was­ser­ver­füg­bar­keit führt.

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ZHy­RON - Va­lo­ri­sie­rung von eisen- und zink­hal­ti­gen Ne­ben­pro­duk­ten der Stahl­er­zeu­gung durch was­ser­stoff­ba­sier­te Re­duk­ti­on

Jedes Jahr wer­den über 50 Mil­li­o­nen Ton­nen Ne­ben­pro­duk­te der Stahl­er­zeu­gung in der EU re­cy­celt. Hier­bei wer­den je­doch rund 49 Mil­li­o­nen Ton­nen CO2 emit­tiert, und es gibt Pro­ble­me bei der Ab­was­se­r­ent­sor­gung. Dar­über hin­aus lan­den 250 000 Ton­nen Ne­ben­pro­duk­te auf­grund ihres hohen Zink­ge­halts auf Müll­de­po­ni­en.

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In­di­Wa­ter - Un­ab­hän­gi­ge in­dus­tri­el­le Was­ser­ver­sor­gung durch Di­gi­ta­li­sie­rung, Si­mu­la­ti­on und in­no­va­ti­ve Auf­be­rei­tungs­tech­no­lo­gi­en

Zu­neh­men­der Was­serstress führt zu einer be­grenz­ten oder un­zu­rei­chen­den Ver­füg­bar­keit von Grund- und Fluss­was­ser mit ne­ga­ti­ven Aus­wir­kun­gen auf Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se wie Strang­gie­ßen und Warm­wa­l­zen. Es gibt keine oder nur sehr ein­ge­schränk­te Wie­der­ver­wen­dung von Ab­wäs­sern auf­grund stark schwan­ken­der Ge­hal­te an Sa­l­zen, Härte und or­ga­ni­schen Stof­fen in Ab­wäs­sern aus Emul­si­ons-, che­mi­schen und bio­lo­gi­schen Klär­an­la­gen sowie der Va­ku­um­be­hand­lung.

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Tran­sZe­ro­Was­te - Ver­ede­lung von min­der­wer­ti­gen Ei­sen­er­zen und Wa­lz­zun­der mit koh­len­stoff­ar­men Tech­no­lo­gi­en

Die Um­stel­lung der Stahl­in­dus­trie von Kohle auf H2 als Re­duk­ti­ons­mit­tel bis 2030 macht den Wech­sel der Pro­duk­ti­ons­ein­hei­ten not­wen­dig. Be­ste­hen­de Ver­wer­tungs­we­ge über Sin­ter­an­la­ge wer­den ab­ge­schnit­ten, wie bei­spiels­wei­se für gro­ben Walz- und Gie­ße­rei­zun­der oder feine Ei­sen­erz­frak­ti­on aus der Pel­let-Ab­sie­bung. Wei­ter­hin be­ste­hen keine Re­cy­cling­mög­lich­kei­ten für öli­gen fei­nen Wa­lz­zun­der.

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Du­Mi­Co - Staub­mi­ni­mie­rung und -kon­trol­le am Hoch­ofen

Die zu­neh­men­de Not­wen­dig­keit, Roh­stof­fe min­de­rer Qua­li­tät und hö­he­re PCI-Raten zu ver­wen­den, führt häu­fig zu Pro­zess­in­sta­bi­li­tä­ten und er­höh­ter Staub­bil­dung am Hoch­ofen. Gleich­zei­tig gibt es nur be­grenz­te Kennt­nis­se über Men­gen, Merk­ma­le, Grün­de und Me­cha­nis­men der Staub­bil­dung. Dar­über hin­aus ent­hält Staub In­for­ma­ti­o­nen über die Pro­zes­se im un­te­ren Teil des Hoch­ofen­schachts, die je­doch noch nicht ge­nutzt wer­den.

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COR­NER­STO­NE - Kom­bi­nier­te Tech­no­lo­gi­en zur Rü­ck­ge­win­nung von Was­ser, Ener­gie und ge­lös­ten Stof­fen aus in­dus­tri­el­len Pro­zess­strö­men

Das Pro­jekt kon­zen­triert sich im Rah­men von drei Fall­stu­di­en auf die Rü­ck­ge­win­nung von Was­ser, Ener­gie und ge­lös­ten Stof­fen und rich­tet sich an End­nut­zer in der Stahl-, P&P- und Che­mi­e­in­dus­trie. Diese In­dus­tri­en sind von ent­schei­den­der Be­deu­tung für die Ver­wirk­li­chung der Ziele von P4­Pla­net, die eu­ro­pä­i­schen Pro­zes­s­in­dus­tri­en um­zu­ge­stal­ten, sie kreis­lauf­fä­hig zu ma­chen und auf EU-Ebene bis 2050 ins­ge­samt kli­ma­neu­tral zu wer­den.

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Rek­Ca­rb 2 – Re­kris­tal­li­sa­ti­on von Koh­len­stoff-Rest­stof­fen zu Gra­phen-Nano-Pla­te­lets

Auf­bau­end auf den po­si­ti­ven Er­geb­nis­sen des Vor­gän­ger­pro­jekts „Rek­Ca­rb“, in dem die Re­kris­tal­li­sa­ti­on von amor­phem zu hoch­ge­ord­ne­tem gra­phi­ti­schen Koh­len­stoff er­folg­reich um­ge­setzt wurde, wird die tech­ni­sche Ent­wick­lung der Schmelz­re­kris­tal­li­sa­ti­on in dem Pro­jekt „Rek­Ca­rb 2“ wei­ter vor­an­ge­trie­ben.

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InS­GeP - Un­ter­su­chung von Schla­cken aus zu­künf­ti­gen Stahl­er­zeu­gungs­pro­zes­sen

Im Rah­men des InS­GeP-Pro­jekts un­ter­su­chen fünf Stahl­wer­ke, sechs For­schungs­in­sti­tu­te und zwei An­la­gen­bau­er Schla­cken, die bei der Stahl­er­zeu­gung der nächs­ten Ge­ne­ra­ti­on in Eu­r­o­pa an­fal­len und er­for­schen die ent­spre­chen­den Ver­wer­tungs­mög­lich­kei­ten.

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Mi­ning­Wa­ter – Ein­satz in­no­va­ti­ver Tech­ni­ken zur Sen­kung des Frisch­was­ser­be­da­rfs durch Was­ser­rü­ck­ge­win­nung aus Berg­bau­ab­wäs­sern

Auf­grund von stei­gen­dem Was­ser­be­da­rf durch Be­völ­ke­rungs­wachs­tum und in­dus­tri­el­ler Ent­wick­lung ent­ste­hen zu­neh­mend Nut­zungs­kon­flik­te der li­mi­tier­ten Was­serres­sour­cen bei gleich­zei­tig un­zu­rei­chen­der Ab­was­ser­be­hand­lung. Im Phos­phat-Berg­bau kommt es zu Was­ser- und Wert­stoff-Ver­lus­te durch Ab­was­ser­samm­lung in Ab­setz­tei­chen. Eine Re­a­li­sie­rung bis­he­ri­ger Lö­sungs­an­sät­ze waren auf­grund kom­ple­xer und va­ri­ie­ren­der Ab­was­ser­zu­sam­men­set­zung tech­nisch bzw. wirt­schaft­lich nicht er­folg­reich.

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Rek­Ca­rb – Auf­wer­tung von Koh­len­stoff­hal­ti­gen Rest­stof­fen und Kop­pel­pro­duk­ten auf Koh­len­stoff-Basis durch Re­kris­tal­li­sa­ti­on aus Me­tall­schmel­zen

Viele Koh­len­stoff­hal­ti­ge Rest­stof­fe wer­den der­zeit ther­misch ver­wer­tet oder de­po­niert. Das stoff­li­che Po­ten­ti­al bleibt oft­mals un­ge­nutzt, da es an wirt­schaft­li­chen Ver­fah­ren zur Ver­wer­tung der Rest­stof­fe fehlt.

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REUS­teel – Ver­brei­tung von Er­geb­nis­sen eu­ro­pä­i­scher For­schungs­pro­jek­te zur Wie­der­ver­wen­dung und zum Re­cy­cling von Ne­ben­pro­duk­ten im Stahl­sek­tor

Viele EU-fi­nan­zier­te Pro­jek­te zur Wie­der­ver­wen­dung und zum Re­cy­cling von Ne­ben­pro­duk­ten wur­den be­reits in den letz­ten 15 Jah­ren durch­ge­führt. Daher sind flan­kie­ren­de Maß­nah­men zur Be­wer­tung und Ana­ly­se der gro­ßen An­zahl von Pro­jek­ten er­for­der­lich.

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Sla­greus – Wie­der­ver­wen­dung von Schla­cken aus der in­te­grier­ten Stahl­er­zeu­gung

In Eu­r­o­pa wer­den im Stahl­werk etwa 10 Mio.t/Jahr BOF-Schla­cke pro­du­ziert. Ein Groß­teil wird z.B. im Stra­ßen­bau wie­der­ver­wen­det. Den­noch wur­den im Jahr 2016 rund 23% de­po­niert oder zwi­schen­ge­la­gert. Die ak­tu­el­le Dis­kus­si­on über Um­welta­spek­te dürf­te den hohen Nut­zungs­grad in den tra­di­ti­o­nel­len An­wen­dungs­be­rei­chen für stahl­er­zeu­gen­de Schla­cken be­ein­träch­ti­gen.

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Dy­na­Wa­ter4.0 – Dy­na­mi­sche Wert­schöp­fungs­netz­wer­ke durch di­gi­ta­le Kol­la­bo­ra­ti­on zwi­schen in­dus­tri­el­lem Was­ser­ma­na­ge­ment und Pro­duk­ti­on

Au­to­ma­ti­sie­rung, Ver­net­zung und di­gi­ta­le Tech­no­lo­gi­en sind Trans­for­ma­ti­ons­trei­ber der Pro­zess­was­ser­be­hand­lung. Ab­stim­mung der Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se und der Pro­zess­was­ser­be­hand­lung sind not­wen­dig.

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Bio­COn­ver­si­on – Bi­o­tech­no­lo­gi­sche Kon­ver­si­on von CO/Syn­the­se­gas in einen Po­ly­mer­bau­stein

Pro­zess­ga­se der Stahl­wer­ke wer­den zur­zeit werk­s­in­tern ther­misch ge­nutzt bzw. ver­stromt. CO-hal­ti­ge Pro­zess­ga­se stel­len wert­vol­le Roh­stoff­strö­me für die bi­o­tech­no­lo­gi­sche Pro­duk­ti­on von Platt­form­che­mi­ka­li­en dar. Be­reit­stel­lung von mit­tel­ket­ti­gen Koh­len­stoff­ver­bin­dun­gen mit mul­ti­funk­ti­o­nel­len Grup­pen, die der­zeit aus fos­si­len Res­sour­cen er­zeugt wer­den, sind von be­son­de­rem in­dus­tri­el­lem In­ter­es­se für viele In­dus­trieb­ran­chen.

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SPOT­VIEW – Ef­fi­zi­en­te Kreis­l­auf­füh­rung von Kühl­was­ser durch in­te­grier­te Ent­sa­l­zung am Bei­spiel der Stahl­in­dus­trie

Der Was­ser­ein­satz in der Stahl­in­dus­trie be­trägt 1980 Mio. m³ für 169 Mio. t Roh­stahl, auf­ge­teilt auf 75% Kühlan­wen­dun­gen, 13% Gas­wä­sche und 12% Ma­te­ri­al­kon­di­tio­nie­rung. Pro­jekt­zie­le sind die Ent­kopp­lung des Pro­duk­ti­ons­pro­zes­ses vom Was­ser­ver­brauch und die Re­du­zie­rung des Frisch­was­ser­be­da­rfs um ca. 20 – 40% bzw. der Ab­was­ser­men­gen bis zu 90%. Des Wei­te­ren soll eine 20%-ige Ener­gie­ein­spa­rung durch Wär­me­rü­ck­ge­win­nung aus dem Kühl­was­ser mit­tels che­mi­scher Wär­me­pum­pen­tech­no­lo­gie er­reicht wer­den.

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Hi­Jet­Rod Pilot – Res­sour­cen­ef­fi­zi­en­te hy­dro­me­cha­ni­sche Ent­zun­de­rung von Draht-Coils

Das Bei­zen von Edel­stahl er­folgt in meh­re­ren Schrit­ten mit hohem Che­mi­ka­li­enein­satz und Zeit­auf­wand. Bei be­son­ders schwer zu bei­zen­den Edel­stahl­gü­ten müs­sen bis zu 100 % der Draht-Coils mit dop­pel­tem Durch­lauf durch die Beiz­li­nie be­han­delt wer­den.

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IN­SPI­RE­WA­TER – In­no­va­ti­ve und zu­kunfts­o­ri­en­tier­te Lö­sun­gen für ein ef­fi­zi­en­tes Was­ser­ma­na­ge­ment in Pro­zes­s­in­dus­tri­en

Pro­zess­be­ding­ter Ein­trag von Zun­der sowie Auf­kon­zen­trie­rung von Här­te­bil­dern und Sa­l­zen in Wa­lz­werks­was­ser bzw. Me­tal­len in Beiz­säu­ren und Spül­was­sern. Hohes Kor­ro­si­ons- und Abla­ge­rungs­po­ten­ti­al des Ab­was­sers von Was­ser­auf­be­rei­tungs­an­la­gen ver­hin­dert in­ter­ne Wie­der­ver­wen­dung und somit „Zero Li­quid Dischar­ge“.

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WEISS – Ef­fi­zi­en­te Kreis­l­auf­füh­rung von Kühl­was­ser durch in­te­grier­te Ent­sa­l­zung am Bei­spiel der Stahl­in­dus­trie

Ein­satz von 2,3 Mrd. m3/a Was­ser bran­chen­über­grei­fend für Kühl­zwe­cke in Deut­sch­land. Auf­sa­l­zung durch Ver­duns­tung/Kreis­l­auf­füh­rung in Kühl­kreis­läu­fen er­for­dert Ab­schläm­mung von bis zu 200 m³/h zur Kor­ro­si­ons­ver­mei­dung.

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Ur­ban­Ni­ckel – Rü­ck­ge­win­nung und Wie­der­ver­wer­tung von Ni­ckel aus de­po­nier­ten Neu­tra­li­sa­ti­ons­schläm­men der Edel­stahl­in­dus­trie

Deut­sch­land be­sitzt keine nen­nens­wer­ten Me­tal­lerz-Vor­kom­men, so­dass ei­ni­ge stra­te­gi­sche Me­tall­roh­stof­fe – unter an­de­rem auch Ni­ckel – im­por­tiert wer­den müs­sen. Jähr­lich wer­den in Deut­sch­land große Men­gen an ni­ckel­hal­ti­gen Neu­tra­li­sa­ti­ons­schläm­men aus der Edel­stahl­pro­duk­ti­on de­po­niert.

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Schwer­me­tall-Ad­sor­ber – Ent­wick­lung eines Ad­sorp­ti­ons­ma­te­ri­a­ls zur se­lek­ti­ven Schwer­me­tal­lent­fer­nung aus in­dus­tri­el­len Pro­zess­wäs­sern

Zur Kreis­l­auf­füh­rung von Pro­zess­was­ser müs­sen ge­lös­te Schwer­me­tal­le ent­fernt wer­den, z.B. aus Kühl­wäs­sern oder Waschwäs­sern von Elek­tro­ofen­schla­cken. Die Ad­sorp­ti­on bie­tet die Mög­lich­keit, Schwer­me­tal­le bei nied­ri­ger Aus­gangs-kon­zen­tra­ti­on (< 1 mg/L) se­lek­tiv aus hoch sa­lz­hal­ti­gen Wäs­sern zu ent­fer­nen.

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Schmel­z­in­jek­t2 – Ver­wer­tung von zink­hal­ti­gen Fil­ter­stäu­ben

Menge an zink­hal­ti­gem Fil­ter­staub aus Schmelz­pro­zes­sen steigt (Zn als Kor­ro­si­ons­schutz). Bis­lang fehlt Ver­wer­tungs­lö­sung für Fil­ter­staub mit 2 bis 20 Mas­sen-% Zink. Bis­her keine be­triebs­in­ter­ne Ver­wer­tungs­lö­sung re­a­li­siert, da Lang­zeit-Be­triebs­er­pro­bung und Er­mitt­lung tech­nisch-wirt­schaft­li­cher Kenn­wer­te noch aussteht.

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Ni­ckel­Rück – Rü­ck­ge­win­nung von Ni­ckel aus Pro­zess­wäs­sern der Phos­pha­tie­rung

Ni­ckel­hal­ti­ge Pro­zess- und Ab­wäs­ser wer­den bei der Phos­pha­tie­rung von Stäh­len er­zeugt. An­fall von Phos­pha­tier­schlamm nach Zu­ga­be von Che­mi­ka­li­en in der Ab­was­ser­be­hand­lung. Ab­wäs­ser müs­sen Ein­leit­kri­te­ri­en er­fül­len.

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PSP-BOF – Ent­fer­nung von Phos­phor aus BOF-Schla­cke

Ge­stie­ge­ne Kos­ten für Roh­stof­fe und für die De­po­nie­rung haben die eu­ro­pä­i­schen Stahl­her­stel­ler ge­zwun­gen, nach neuen Wegen für das in­ter­ne Re­cy­cling von Schla­cke im Stahl­werk oder für ex­ter­ne An­wen­dun­gen zu su­chen.

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