Графит электродтарын өндірудегі энергия тұтыну және көміртегі шығарындылары мәселелерін келесі көп өлшемді шешімдер арқылы жүйелі түрде оңтайландыруға болады:
I. Шикізат жағы: Формуланы оңтайландыру және алмастыру технологиялары
1. Инелік кока-кола алмастырғышы және арақатынасты оңтайландыру
Аса жоғары қуатты графит электродтары инелі коксты қажет етеді (жоғары кристалдылық және төмен жылу кеңею коэффициенті), бірақ оны өндіру мұнай коксына қарағанда көбірек энергия тұтынады. Инелі кокстың мұнай коксына қатынасын реттеу (мысалы, жоғары қуатты электрод өнімдерінің бір тоннасына 1,1-1,2 тонна инелі кокс) өнімділікті сақтай отырып, шикізаттың энергия шығынын азайтуға мүмкіндік береді. Мысалы, Чэньчжоуда жасалған 600 мм үлкен диаметрлі ультра жоғары қуатты электродтар шикізат коэффициенттерін оңтайландыру арқылы қысқа процесстегі электр доғасы пешінің болат қорытуынан CO₂ шығарындыларын 70%-дан астамға азайтты.
2. Байланыстырғыштың тиімділігін арттыру
Байланыстырғыш ретінде қолданылатын және шикізаттың 25%-35%-ын құрайтын көмір шайыры пісіргеннен кейін тек 60%-70% қалдық қалдырады. Модификацияланған шайырды пайдалану немесе нанотолтырғыштарды қосу байланыстыру тиімділігін арттырады, байланыстырғышты пайдалануды азайтады және пісіру кезінде ұшпа заттардың шығарындыларын азайтады.
II. Процесс жағы: Энергия үнемдеу және тұтынуды азайту инновациялары
1. Графиттеу Энергия тұтынуды оңтайландыру
- Ішкі сериялы графиттеу пеші: Дәстүрлі Acheson пештерімен салыстырғанда, бұл электродтарды кедергі материалдарымен тізбектей қыздыру арқылы электр энергиясын тұтынуды 20%-30%-ға азайтады, бұл жылу шығынын азайтады.
- Төмен температуралы графиттеу технологиясы: Графиттеу температурасын 2800°C-тан 2600°C-тан төменге дейін төмендету үшін жаңа катализаторларды әзірлеу немесе термиялық өңдеу процестерін оңтайландыру, тоннасына энергия шығынын 500–800 кВт/сағ-қа азайту.
- Қалдық жылуды қалпына келтіру жүйелері: Шикізатты алдын ала қыздыру немесе электр энергиясын өндіру үшін графиттеу пешінің қалдық жылуын пайдалану жылу тиімділігін 10%-15%-ға арттырады.
2. Пісіру отынын ауыстыру
Ауыр мұнай немесе көмір газын табиғи газбен алмастыру жану тиімділігін 20%-ға арттырады және CO₂ шығарындыларын 15%-20%-ға азайтады. Қабатталған қыздыру технологиясы бар жоғары тиімді пісіру пештері пісіру циклдерін қысқартады, отын шығынын 10%-15%-ға азайтады.
3. Импрегнация және толтырғышты қайта өңдеу
Модификацияланған шайырлы сіңдіру агенттері (электродтардың бір тоннасына 0,5–0,8 тонна) вакуумды сіңдіру технологиясы арқылы сіңдіру циклдарын азайта алады. Металлургиялық кокс немесе кварц құмының толтырғыштарын қайта өңдеу жылдамдығы 90%-ға жетеді, бұл қосалқы материал шығынын азайтады.
III. Жабдық жағы: интеллектуалды және ауқымды жаңартулар
1. Ірі көлемді пештер және автоматтандырылған басқару
Импедансты басқару жүйелерімен және пеш ішіндегі бақылаумен жабдықталған үлкен ультра жоғары қуатты (UHP) электр доғалық пештер электродтардың сыну жылдамдығын 2%-дан төменге дейін төмендетеді және тоннасына энергия тұтынуды 10%-15%-ға төмендетеді. Интеллектуалды қуат беру жүйелері болаттың маркалары мен процестеріне негізделген доғалық кернеу мен ток шыңдарын динамикалық түрде реттейді, реактивті тотығу шығындарын болдырмайды.
2. Үздіксіз өндіріс желісін салу
Шикізатты ұсақтаудан бастап механикалық өңдеуге дейінгі үздіксіз өндіріс аралық энергия шығынын азайтады. Мысалы, араластыру процесінде бумен немесе электрмен қыздыру тоннасына шаққандағы энергия шығынын 80 кВт/сағ-тан 50 кВт/сағ-қа дейін азайтады.
IV. Энергетикалық құрылым: Жасыл энергетика және көміртекті басқару
1. Жаңартылатын энергияны енгізу
Күн немесе жел ресурстарына бай аймақтарда зауыттар салу және графитизация үшін жасыл электр энергиясын пайдалану (өндірістің жалпы электр энергиясының 80%-90%-ын құрайды) тоннаға шаққандағы көміртегі шығарындыларын 4,48 тоннадан 1,5 тоннаға дейін төмендетуі мүмкін. Энергия сақтау жүйелері электр желісінің ауытқуларын теңестіреді, жасыл энергияны пайдалануды жақсартады.
2. Көміртекті ұстау, пайдалану және сақтау (CCUS)
Литий карбонатын немесе синтетикалық отын алу үшін пісіру және графиттеу кезінде бөлінетін CO₂-ны ұстап алу көміртекті қайта өңдеуге мүмкіндік береді.
V. Саясат және өнеркәсіптік ынтымақтастық
1. Қуаттылықты бақылау және саланы біріктіру
Жаңа жоғары энергия тұтынатын қуаттарды қатаң шектеу және салалық шоғырлануды ынталандыру (мысалы, Fangda Carbon компаниясының нарықтағы 17,18% үлесі) бірлік энергия тұтынуын азайту үшін масштаб үнемдеуін пайдаланады. Fangda Carbon компаниясының кальцийленген кокс пен инелі кокстың 67,8%-ын өзін-өзі қамтамасыз етуі сияқты тік интеграцияны ынталандыру шикізат тасымалдау энергиясын пайдалануды азайтады.
2. Көміртегі саудасы және жасыл қаржыландыру
Өнім бағасына көміртегі шығындарын қосу шығарындыларды азайтуды ынталандырады. Мысалы, Жапония қытайлық графит электродтарына қатысты демпингке қарсы тергеулерді бастағаннан кейін, отандық фирмалар көміртегі салығының ауыртпалығын төмендету үшін технологияларды жаңартты. Жасыл облигациялар шығару энергия үнемдейтін жаңғыртуларды қолдайды, мысалы, бір компания қарыз бен активтің арақатынасын қарыз бен акциялар своптары арқылы төмендетеді және төмен температуралы графитизация пешінің ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарын қаржыландырады.
VI. Кейс-стади: Чэньчжоу 600 мм электродтарының шығарындыларды азайту әсері
Техникалық жол: Инелік кокс қатынасын оңтайландыру + ішкі тізбекті графиттеу пеші + қалдық жылуды қалпына келтіру.
Деректерді салыстыру:
- Электр энергиясын тұтыну: 5500 кВт/т-дан 4200 кВт/т-ға дейін төмендеді (↓23,6%).
- Көміртегі шығарындылары: 4,48 тонна/тоннадан 1,2 тонна/тоннаға дейін төмендеді (↓73,2%).
- Шығындар: Бірлік энергиясының құны 18%-ға төмендеді, бұл нарықтағы бәсекеге қабілеттілікті арттырады.
Қорытынды
Шикізатты оңтайландыру, процесті инновациялау, жабдықты жаңарту, энергияға көшу және саясатты үйлестіру арқылы графит электродтарын өндіру энергия тұтынуды 20%-30%-ға төмендетуге және көміртегі шығарындыларын 50%-70%-ға азайтуға қол жеткізе алады. Төмен температуралы графиттеу және жасыл энергияны енгізу саласындағы жетістіктермен сала 2030 жылға қарай көміртегі шығарындыларының шыңына жетуге және 2060 жылға қарай көміртегі бейтараптығына қол жеткізуге дайын.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 6 тамыз