Көміртегі бейтараптығына жаһандық итермелеу жағдайында Еуропа өнеркәсіптік трилеммамен бетпе-бет келіп отыр: стратегиялық автономия мен өнеркәсіптік бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз ете отырып, климаттық бейтараптыққа қол жеткізу. Металлургия өнеркәсібі еуропалық өнеркәсіптің негізі ретінде жыл сайын шамамен 50-60 миллион тонна металлургиялық көмірді тұтынады. Осы сектордың CO₂ шығарындылары ЕО жалпы парниктік газдар шығарындыларының шамамен 8%-ын құрайды. Сондықтан оның декарбонизациясы Еуропаның климаттық мақсаттарына жетудің кілті болып табылады. Осы тұрғыда биокөмір жаңартылатын көміртегі көзі ретінде еуропалық металлургия өнеркәсібінде бірегей құндылығы мен үлкен әлеуеті бар пайда болуда.
Бикөмірді өндіру және қолдану
Тұрақты биомассаның бақыланатын пиролизі арқылы өндірілген биокөмір топырақты қолдану арқылы көміртекті кетіру әлеуеті үшін танылды. Соңғы жылдары оның өнеркәсіптік қолданылуы, әсіресе болат пен металл балқытуда кеңейді. Биокар өнеркәсіптік процестерде көмірдің сенімді алмастырғышына айналды. Ол металлургиядағы элементарлы көміртегіге қойылатын химиялық және құрылымдық талаптарға сәйкес келеді, сонымен бірге көзде қазба көміртегі шығарындыларын азайтады.
Редуктор ретіндегі рөл
- Металлургиялық сапаны жақсарту: Тотықсыздандырғыш ретінде биокөмір темір, алюминий, мыс және мырыш сияқты рудалардағы металл оксидтерінің тотықсыздануын тиімді түрде жеңілдетеді. Бұл қоспаларды азайта отырып, өнімнің сапасы мен тазалығын арттырады.
- Көміртек шығарындыларын азайту: Дәстүрлі кокспен салыстырғанда биокөмір қалпына келтіру процесінде аз CO₂ бөледі және таза күйеді. Бұл балқыту кезінде көміртегі шығарындыларын айтарлықтай азайтады және парниктік газдардың әсерін азайтады.
Жаңартылатын энергия көзі ретіндегі рөлі
- Қазба отын пайдалануды азайту: Металлургия өнеркәсібінде биокөмір балқыту, жылыту және пештік операцияларда жоғары температуралы отын ретінде көмір мен коксты ішінара немесе толығымен алмастыра алады. Бұл жаңартылмайтын энергия көздеріне тәуелділікті азайтады.
- Көміртектің бейтараптығын қолдау: Тұрақты биомассадан алынған биокөмір пайдалану кезінде көміртегінің бақыланатын мөлшерін шығарады. Ол өнеркәсіптерге шығарындыларды азайту мақсаттарына жетуге көмектесетін көміртекті бейтарап стратегияның бөлігі ретінде қызмет ете алады.
Еуропалық болат өндірудегі биокөмірді қолдану: толық тізбекті декарбонизация
Кремний
Кремний фотоэлектрлік элементтерде, жартылай өткізгіштерде, өнімділігі жоғары қорытпаларда және силикондарда орталық рөл атқарады. Еуропада дәстүрлі кремний балқыту импортталған тас көмірге сүйенеді, оның тұрақты көміртегі мөлшері шамамен 55% және биокөмірмен салыстырғанда нашар реактивтілігі бар. Демек,
- 1.6 тонна кремний өндіру үшін әдетте 1 тонна көмір қажет, ал жоғары сапалы биокөмір 1.1 тонна жеткілікті.
- Көмірді биокөмірмен ауыстыру тікелей CO₂ шығарындыларын 4.5 tCO₂/tSi-ден 0.5 tCO₂/tSi-ге дейін азайтады.
Қазіргі уақытта еуропалық кремний өндірісі әлі де импортталған көмір мен көмірге сүйенеді, бұл үлгі тұрақты емес. Жергілікті, заманауи биокөмір өндірісін дамыту жеткізуді қамтамасыз ете алады, жоғары ағынды шығарындыларды азайтады және Еуропаның төмен көміртекті металлургияның жаһандық нарығындағы орнын нығайтады.
Ферроқорытпа
Еуропалық ферроқорытпа секторы болат және құю өнеркәсібіне ферросилиций, кремний-марганец, ферромарганец және феррохром сияқты маңызды кірістерді қамтамасыз ететін континенттің металлургиялық құн тізбегінде орталық болып табылады. Бұл қорытпалар болатты тазартуда, соның ішінде тотықсыздандыруды, күкіртсіздендіруді және материалдың нақты қасиеттерін жақсартуды қоса алғанда, әртүрлі функцияларды орындайды. Барлық қорытпалар жоғары температурада EAF балқыту процестерінде көміртегі негізіндегі тотықсыздандырғыштарды қажет етеді. Бұл секторды қазба шығарындыларын азайту үшін биокөмірді пайдалану үшін әсіресе өзекті етеді.
| Ферроқорытпа (аты) |
Фоссил анықтамалық материал туралы деректер | Биокар алмастырғыш материал туралы деректер | Биокарды алмастыру радиосы | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| түрі | Бағасы €/т | тұтыну | түрі | Ауыстыру коэффициенті | тұтыну | 2030 | 2040 | 2050 | |
| Ферросилиций | Жуылған көмір | 350 | 1,2 | Кесек | 0,71 | 0,85 | 50% | 100% | 100% |
| Силикомарганец | кокс | 340 | 0,47 | Брикет / кесек | 1,11 | 0,52 | 30% | 90% | 100% |
| Ферромарганец | кокс | 340 | 0,462 | Брикет | 1,2 | 0,55 | 20% | 70% | 100% |
| Феррохром | кокс | 340 | 0,511 | Брикет | 1,2 | 0,61 | 30% | 80% | 100% |
болат
Болат қазіргі заманғы экономиканың негізі болып табылады. Элементтік көміртегі болат өндірудің барлық бағыттарында маңызды болып қала береді. Бикөмір жаңартылатын, реактивті көміртекті тасымалдаушы ретінде төменде сипатталғандай өтпелі және болашақ технологиялық тізбектерде декарбонизацияны қолдайды. Еуропалық болат секторындағы биокөмірге сұраныс 620,000 жылы 2030 4.1 тоннаға жетеді, 2050 жылға қарай шамамен XNUMX миллион тоннаға дейін артады және келесі жылдары тұрақталады деп болжануда.
1-бағыт: домна пеші – негізгі оттегі пеші (BF-BOF) – өтпелі пайдалану жағдайлары
Дәстүрлі BF-BOF бағытын біртіндеп тоқтатудың өтпелі кезеңінде (2050 жылға дейін) биокөмір шығарындыларды азайтуға үш жолмен ықпал ете алады:
- Кокс алмастыру: Био-кокс әлі де дамып жатыр, алмастыру мүмкіндігі шектеулі, бірақ ол сала үшін құнды өтпелі уақытты қамтамасыз ете алады.
- Кокс желінің алмастыруы: Агломерацияда бір тонна болат үшін 50 кг кокс желі пайдаланылады, оны 1:1 қатынасында биокөмірмен тікелей ауыстыруға болады.
- Ұнтақталған көмірді айдау алмастыру: Өсімдіктердің шамалы модификацияларымен биокөмірді бірден 1:1 алмастыру қатынасында үлкен көлемде қолдануға болады.
2-бағыт: электр доғалық пеш (ЭАФ) негізінде болат жасау: ерте ауыстырудың басымдығы
Болашақ EAF негізгі бағытында биокөмір маңыздырақ рөл атқарады:
- Қалдық негізіндегі EAF операциясын қолдау: Мұндай EAF электр доғасының тұрақтылығы, энергия тиімділігі және қожды бақылау үшін тоннасына 12–24 кг көміртекті қажет етеді. Биокөмір әсіресе күлділігі төмен және реактивтілігі жоғары болғандықтан тартымды.
- Сутегі негізінде болат жасауды қолдау: Сутегі негізіндегі DRI да EAF-да балқытуы керек, бірақ көміртегі сұранысы 30–40 кг/т жоғары. Жоғарыда аталған функциялардан басқа, биокөмір темірдің шығымдылығын және процестің тиімділігін арттыру үшін қажет.
Бикөмірдің сапасы және металлургиядағы қолданылуы
Металлургиялық процестердің қатаң операциялық талаптарын қанағаттандыру үшін биокөмір тұрақты көміртегінің жоғары мөлшеріне жетуі керек (>75%) және көптеген физикалық және химиялық параметрлер бойынша тұрақты сапаны көрсетуі керек. Күкірттің, темірдің, фосфордың, бордың және т.б. сияқты микроэлементтердің жалпы мөлшерінің төмен болуы тиімді. Бөлшектердің өлшеміне, тығыздығына және механикалық беріктігіне келетін болсақ, биокөмірді әртүрлі пайдаланудың нақты қажеттіліктеріне сәйкес келтіру үшін жобалауға немесе агломерациялауға болады.
| Өнім санаты | сипаттамасы | Өлшем | FC (%) | Cases пайдалану |
|---|---|---|---|---|
| Биокөміртекті кесек | Si / FeSi үшін жоғары реактивтілік | 10 - 60 мм | 80-82% | Кремний/FeSi |
| Орташа ұшпа заттар | 10 - 60 мм | 82-85% | Ферроқорытпалар, EAF (жартылай ашық) | |
| Жабық пештер | 10 - 60 мм | > 85% | Ферроқорытпалар, EAF (жабық) | |
| Биокөмір айыппұлдары | Инъекцияға немесе агломерацияға арналған | 3 - 8 мм | 80-90% | EAF, BF, инъекция |
| Брикеттер | Роликпен басылған немесе штампталған | Айнымалысы | 75-85% | Жалпы процестер |
| түйіршіктер | Тұтқырлармен экструдталған | <20 мм | 75-85% | Процесс үйлесімділігі үшін әзірленген |
| Экструдталған кесектер | Жоғары тығыздықтағы инженерлік пішім | > 20 мм | > 85% | Жабық пештің ферроқорытпалары |
| Электрондық кокс | Биохар-антрацит қоспасы | Айнымалысы | > 85% | EAF/BF/BOF ауысуы |
| Н-кокс | Бикөмір үлесі бар кокс | Айнымалысы | > 85% | Дәстүрлі кокспен гибридті |
Еуропадағы биокөмір сұранысының болжамы
Еуропаның металлургия өнеркәсібінде биокөмірге сұраныс қарқынды өсу кезеңіне өтуде. Бұл өсу өздігінен болмайды. Бикөмірдің толық әлеуетін жүзеге асыру үшін Еуропа оны пайдалануды растау, реттеу жолдарын оңтайландыру және өнеркәсіптік ауқымдағы өндіріске инвестицияны қолдау үшін қазір әрекет етуі керек. Жалпы, 2040 жылға қарай биокөмір өндіру қуатына жету керек 20.6 миллион тонна металлургия секторының жаңартылатын көміртегіге деген сұранысын қанағаттандыру үшін таза көміртегі әсеріне баламалы 400 миллион тонна CO₂ (яғни, биокөмірдің дөңгелек көміртегі пайдасы). Төмендегі сурет кремний мен ферроқорытпалар, болат (BF–BOF және EAF жолдары), сондай-ақ басқа металлургиялық және химиялық процестер мен көміртекті жауапты пайдалануды қоса алғанда, барлық өнеркәсіптік қолданбалар бойынша осы болжамдарды қорытындылайды.
қорытынды
Еуропалық металлургия өнеркәсібінде биокөмірді қолдану тек технологиялық алмастыру ғана емес, сонымен қатар саладағы парадигманың ауысуы болып табылады. Ол еуропалық өнеркәсіп саясатының негізіне айналдыра отырып, қайта өңдеу және климатқа қолайлы көміртегі шығарындыларын институционализациялауға бағытталған. Мұның болашақтағы тұрақты даму үшін ауқымды және тұрақты маңызы бар.