Die Vorschläge sollten auf einen der beiden folgenden Aspekte abzielen, die jeweils den Punkten 1) und 2) im Abschnitt über die erwarteten Ergebnisse entsprechen:

1. Die Vorschläge sollten sich mit neuartigen und angepassten CO₂-armen Technologien für die Vorbehandlung, das Vorwärmen und das Schmelzen von eisenhaltigen Rohstoffen mit variablem Kohlenstoffgehalt und variabler Metallisierung befassen, einschließlich u. a. geringwertiger eisenhaltiger Quellen (d. h. >5 % saures Ganggestein) oder Staub und Schlamm aus Entstaubungsanlagen. Der Schwerpunkt liegt auf den drei technologischen Routen Hochofen-Basissauerstoffofen (BF-BOF), Elektrolichtbogenofen (EAF) und direktreduziertes Eisen/Heißbrikettierung (DRI/HBI) einschließlich der Raffinations- und Gießprozesse.

Die multidisziplinären Forschungsaktivitäten sollten sich mit einem oder mehreren der folgenden Punkte befassen:

• Zugabe variabler Anteile von Stahlschrott und/oder eines breiten Spektrums eisenhaltiger Einsatzstoffe mit variablem Kohlenstoffgehalt und variabler Metallisierung zum Schmelzprozess, einschließlich geringwertiger eisenhaltiger Quellen (d. h. >5 % saurer Ganggestein und/oder Rückstände), ohne dass die Ausbeute der metallischen Charge beeinträchtigt wird;
• Anpassungen bestehender Schmelzverfahren, um den traditionellen Einsatz von Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffen (z. B. zur Wiederaufkohlung der Flüssigkeit, zur Förderung des Schlackenaufschäumens oder zur Chargenerwärmung) durch klimaneutrale Quellen und/oder Wasserstoff zu ersetzen;
• Senkung des spezifischen Verbrauchs des Schmelzschritts zur Erzielung eines kohlenstoffarmen Prozesses durch Optimierung des Energieeinsatzes (elektrisch vs. chemisch) in Abhängigkeit vom Chargenmix (Schrott, DRI, HBI, Roheisen, geringwertige eisenbasierte Quellen) und/oder durch Vorwärmung der eisenhaltigen Einsatzstoffe;
• Beherrschung der Variabilität der eisenhaltigen Einsatzstoffe im Schmelzprozess durch Methoden zur Bewertung der Materialqualität innerhalb der Produktionsketten, zur Rückgewinnung von Metallgehalten aus minderwertigen eisenhaltigen Einsatzstoffen oder Rückständen durch Vorreduktion oder Reduktionsschmelzen mit H₂, Biogas, CO₂-armem Strom und kohlenstoffhaltigen Rückständen;
• Kontrolle der Begleitelemente in der Schmelze von Rohstoffen mit geringem Eisengehalt, um die Qualität und Gießbarkeit des geschmolzenen Stahls zu gewährleisten und die Ausbeute und Qualität von Prozess und Produkt zu verbessern;
• Neue Sensoren und Werkzeuge für das Echtzeitmanagement im Schmelzprozess, wie z. B. Temperatur und Zusammensetzung des flüssigen Metalls und der Schlacke und/oder zuverlässige Energieprognosen für eine optimale Einrichtung und Prozesssteuerung.

ODER

2. Die Vorschläge sollten darauf abzielen, den Einsatz von fossilen Brennstoffen und Reduktionsmitteln sowohl bei der BF-BOF- als auch bei der EAF-/DR-EAF-Stahlproduktion zu verringern und damit auch die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Auch neue Steuerungstechniken müssen unter Berücksichtigung von Prozessanforderungen, Sicherheitsfragen und wirtschaftlichen Aspekten entwickelt werden. Gasinjektionsoptionen haben das Potenzial für sehr niedrige CO₂-Emissionen, erfordern jedoch Zwischenschritte, bevor sie für den vollen industriellen Einsatz bereit sind (z. B. Injektion von hohen Wasserstoffanteilen in BF und EAF). Um die Ziele zu erreichen, könnte es sinnvoll sein, neben der Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle auch die Verbesserung der Technologie in Betracht zu ziehen.

Multidisziplinäre Forschungsaktivitäten sollten sich mit einem oder mehreren der folgenden Themen befassen:

• Prozessintegration durch Injektion von Hüttengasen oder Biogas oder O₂ und H₂ (H₂-reiche Gase oder reines H₂) in metallurgische Reaktoren (z. B. BF, DR oder EAF), um den Bedarf an fossilem Kohlenstoff zu minimieren, einschließlich neuer Entwicklungen in der zugehörigen Prozess- und Steuerungstechnik;
• Nutzung und Recycling von Gasen als Ersatzstoffe in bestehenden Stahlprozessen wie Kokerei, Sinteranlage, BF, DR, BOF, EAF;
• Berücksichtigung von Techniken und Werkzeugen, die die unmittelbare Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks auf industrieller Ebene unterstützen, mit Maßnahmen wie z. B., aber nicht ausschließlich, Einbeziehung des Produktionszyklus, der Energie und der gelieferten Materialien;
• Anpassung der Gasförderung und -verteilung an neue Gaseigenschaften und -mengen unter Berücksichtigung von Prozessanforderungen, Sicherheitsfragen und wirtschaftlichen Aspekten;
• Integration neuer Messtechnologien und/oder digitaler Werkzeuge für die Überwachung und Steuerung in die neuartigen IKT-Architekturen, die die betrachteten Prozesse (bestehende und neue Prozesse), Bedingungen und Ressourcen abdecken; die umfassende Nutzung des industriellen Internets der Dinge (IoT) sollte die einfache und schnelle Integration der neuen Messtechniken in die zu überwachenden Datenströme und die Offline-/Online-Nutzung für die Prozesseinrichtung und -steuerung sowie die Wissensgewinnung ermöglichen;
• Bereitstellung von Konzepten zur Re-Optimierung der Prozessintegration in zukünftigen integrierten Stahlwerken, die auf sauberen Stahlproduktionstechnologien basieren und den schrittweisen Übergang von Produktionslinien von der derzeitigen konventionellen Eisen- und Stahlerzeugung zu zukünftigen kohlenstoffarmen Technologien einschließlich relevanter Zwischenstufen mit gemischten Produktionsketten berücksichtigen.

Mit diesem Thema wird die ko-programmierte Europäische Partnerschaft für sauberen Stahl umgesetzt.

weiterlesen

Die Projektergebnisse werden es ermöglichen, die Ziele der Clean Steel Partnership (CSP) zu erreichen, indem sie zu einem der beiden folgenden Aspekte beitragen:

1. Integration von Schmelztechnologien für eisenhaltige Einsatzstoffe der nächsten Generation in ein bestehendes und optimiertes Stahlwerk, um die Umwandlung in eine CO₂-arme Produktionsstätte weiter voranzutreiben (bezogen auf den CSP-Baustein (BB) 3: Schmelzen von vorreduziertem und reduziertem Erz, Schrott und eisenhaltigen geringwertigen Rückständen für die saubere Stahlproduktion);
2. Verringerung der von der Stahlindustrie erzeugten CO₂-Emissionen durch intelligente Kohlenstoffnutzung - Prozessintegration (SCU-PI), die es ermöglicht, den Einsatz fossiler Brennstoffe (z. B. Kohle) im Hochofen - Sauerstoffblasofen (BF-BOF), im Elektrolichtbogenofen (EAF) und in der Direktreduktion - EAF (DR-EAF) zu reduzieren; dies umfasst u. a. den (teilweisen) Ersatz von Kohle durch z. B. Biogas oder Wasserstoff oder das fortschrittliche Management der Energieströme und Prozessgase (z. B., Abgase aus EAF / BF-BOF; relevante Beziehungen zum LSP BB 1 "Gasinjektionstechnologien für eine saubere Stahlproduktion"; BB 4 "Anpassung der heutigen Produktion zur Vorbereitung des Übergangs zur Klimaneutralität"; BB 7 "Wärmeerzeugung für saubere Stahlprozesse" und BB 10 "Befähiger, z. B. Qualifikationen, Digitalisierung, für die Entwicklung von sauberem Stahl").

Projekte, die sich auf den oben genannten Punkt 1 beziehen, sollen zu einem oder mehreren der folgenden Ergebnisse beitragen:

• Innovative oder verbesserte Schmelzverfahren für die saubere Stahlproduktion der nächsten Generation, wie z. B. Chargier- und Vorwärmtechnologien für eisenhaltiges Einsatzmaterial, um die CO₂-Emissionen um mindestens 20 % im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik zu senken, ohne darauf beschränkt zu sein;
• Integration von Schmelztechnologien der nächsten Generation in ein bestehendes und optimiertes Stahlwerk mit dem Ziel, die Umstellung auf eine CO₂-arme Produktionsstätte zu ermöglichen. Vorgeschlagene Lösungen sollten auch die Lieferkette berücksichtigen, um den ökologischen Fußabdruck des Stahlschmelzprozesses deutlich zu verringern;
• Verstärkter Einsatz von eisenhaltigen Vorprodukten mit variablem Kohlenstoffgehalt und variabler Metallisierung, einschließlich geringwertiger eisenbasierter Quellen. (z. B. DRI, zurückgewonnene Nebenprodukte) in Schmelzprozessen.

ODER

Projekte, die sich auf den oben genannten Punkt 2 beziehen, sollen zu einem oder mehreren der folgenden Ergebnisse beitragen:

• Einsatz fortschrittlicher Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) zur Prozess- und Energieintegration und zur Optimierung der Effizienz der Stahlerzeugung und der nachgelagerten Verarbeitung (Wärme- und Behandlungsöfen) in Stahlwerken;
• Verbesserung der Einspeisung von metallurgischen Gasen sowie von wasserstoffreichen Gasen (z. B. einer Mischung aus Wasserstoff und Methan) und/oder Wasserstoff in die Stahlerzeugungsprozesse;
• Anpassung der Gashandhabungssysteme an neue Gase und deren Eigenschaften;
• Nutzung und Recycling von Gasen (z. B. kohlenstoffhaltige Prozessgase, Sauerstoff, externe Gase, wie z. B. Abgase aus einem benachbarten Chemiewerk oder Synthesegas aus einer externen Pyrolyseanlage) in integrierten Anlagen mit gemischten Technologierouten;
• Verbesserung des Produktions- und Energiemanagements von integrierten Anlagen mit gemischten Technologien (z.B. Hochofen-Basis-Sauerstoff-Ofen (BF-BOF), Direktreduktions-Elektrolichtbogenofen (DR-EAF)), um den Kohleverbrauch und die CO₂-Emissionen drastisch zu senken.

weiterlesen