Ինչպե՞ս կարելի է լուծել գրաֆիտային էլեկտրոդների արտադրության գործընթացում էներգիայի սպառման և ածխածնի արտանետումների խնդիրները։

Գրաֆիտային էլեկտրոդների արտադրության մեջ էներգիայի սպառման և ածխածնի արտանետումների հետ կապված խնդիրները կարող են համակարգվածորեն օպտիմալացվել հետևյալ բազմաչափ լուծումների միջոցով.

I. Հումքի կողմ. Բանաձևերի օպտիմալացում և փոխարինման տեխնոլոգիաներ

1. Ասեղային կոքսի փոխարինում և հարաբերակցության օպտիմալացում
Գերբարձր հզորության գրաֆիտային էլեկտրոդները պահանջում են ասեղային կոքս (բարձր բյուրեղացում և ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից), սակայն դրա արտադրությունն ավելի շատ էներգիա է սպառում, քան նավթային կոքսը: Ասեղային կոքսի և նավթային կոքսի հարաբերակցության կարգավորումը (օրինակ՝ 1.1–1.2 տոննա ասեղային կոքս բարձր հզորության էլեկտրոդային արտադրանքի մեկ տոննայի համար) կարող է նվազեցնել հումքի էներգիայի սպառումը՝ միաժամանակ պահպանելով արտադրողականությունը: Օրինակ, Չենչժոուում մշակված 600 մմ մեծ տրամագծով գերբարձր հզորության էլեկտրոդները կարճատև էլեկտրական աղեղային վառարանի պողպատամշակումից CO₂ արտանետումները կրճատել են ավելի քան 70%-ով՝ հումքի օպտիմալացված հարաբերակցությունների միջոցով:

2. Կապակցիչի արդյունավետության բարձրացում
Որպես կապակցանյութ օգտագործվող և հումքի 25%-35%-ը կազմող ածխածնային խեժի կուպրը թխելուց հետո թողնում է ընդամենը 60%-70% մնացորդ: Մոդիֆիկացված խեժի օգտագործումը կամ նանոլցանյութերի ավելացումը կարող է բարելավել կապակցման արդյունավետությունը, նվազեցնել կապակցանյութի օգտագործումը և թխման ընթացքում նվազեցնել ցնդող արտանետումները:

II. Գործընթացային կողմ. Էներգախնայողության և սպառման կրճատման նորարարություններ

1. Գրաֆիտացման էներգիայի սպառման օպտիմալացում

• Ներքին շարքային գրաֆիտացման վառարան. Համեմատած ավանդական Աչեսոնի վառարանների հետ, սա նվազեցնում է էլեկտրաէներգիայի սպառումը 20%-30%-ով՝ էլեկտրոդները դիմադրության նյութերի հետ շարքային տաքացնելով, նվազագույնի հասցնելով ջերմության կորուստը։
• Ցածր ջերմաստիճանի գրաֆիտացման տեխնոլոգիա. նոր կատալիզատորների մշակում կամ ջերմային մշակման գործընթացների օպտիմալացում՝ գրաֆիտացման ջերմաստիճանը 2800°C-ից իջեցնելու մինչև 2600°C-ից ցածր, ինչը մեկ տոննայի համար էներգիայի սպառումը կրճատում է 500-800 կՎտժ-ով։
• Ջերմության կորստի վերականգնման համակարգեր. Գրաֆիտացման վառարանի ջերմության օգտագործումը հումքի նախնական տաքացման կամ էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար բարելավում է ջերմային արդյունավետությունը 10%-15%-ով:

2. Թխման վառելիքի փոխարինում
Ծանր նավթը կամ ածխային գազը բնական գազով փոխարինելը 20%-ով մեծացնում է այրման արդյունավետությունը և 15%-20%-ով նվազեցնում CO₂ արտանետումները։ Բարձր արդյունավետությամբ թխման վառարանները՝ շերտավոր տաքացման տեխնոլոգիայով, կրճատում են թխման ցիկլերը՝ 10%-15%-ով կրճատելով վառելիքի սպառումը։

3. Իմպրեգնացիա և լցանյութի վերամշակում
Մոդիֆիկացված խեժի ներծծման միջոցները (0.5–0.8 տոննա էլեկտրոդների մեկ տոննայի համար) կարող են կրճատել ներծծման ցիկլերը վակուումային ներծծման տեխնոլոգիայի միջոցով: Մետաղագործական կոքսի կամ քվարցային ավազի լցոնիչների վերամշակման մակարդակը հասնում է 90%-ի, ինչը նվազեցնում է օժանդակ նյութերի սպառումը:

III. Սարքավորումների կողմը. Խելացի և լայնածավալ արդիականացումներ

1. Մեծածավալ վառարաններ և ավտոմատացված կառավարում
Մեծ գերբարձր հզորության (UHP) էլեկտրական աղեղային վառարանները, որոնք հագեցած են իմպեդանսի կառավարման համակարգերով և վառարանի ներսում մոնիթորինգով, նվազեցնում են էլեկտրոդների կոտրման մակարդակը մինչև 2%-ից ցածր և մեկ տոննայի համար էներգիայի սպառումը 10%-15%-ով ցածր են։ Խելացի հզորության մատակարարման համակարգերը դինամիկ կերպով կարգավորում են աղեղի լարման և հոսանքի գագաթները՝ հիմնվելով պողպատի տեսակների և գործընթացների վրա, խուսափելով ռեակտիվ օքսիդացման կորուստներից։

2. Անընդհատ արտադրական գծի կառուցում
Հումքի մանրացումից մինչև մեքենայական մշակում ամբողջական շարունակական արտադրությունը նվազեցնում է միջանկյալ էներգիայի սպառումը: Օրինակ, խառնման գործընթացում գոլորշու կամ էլեկտրական տաքացումը կրճատում է մեկ տոննայի համար էներգիայի սպառումը 80 կՎտժ-ից մինչև 50 կՎտժ:

IV. Էներգետիկ կառուցվածք. Կանաչ էներգիա և ածխածնի կառավարում

1. Վերականգնվող էներգիայի ընդունում
Արևային կամ քամու ռեսուրսներով հարուստ շրջաններում գործարանների կառուցումը և կանաչ էլեկտրաէներգիայի օգտագործումը գրաֆիտացման համար (կազմում է ընդհանուր արտադրված էլեկտրաէներգիայի 80%-90%-ը) կարող են մեկ տոննայի համար ածխածնի արտանետումները կրճատել 4.48-ից մինչև 1.5 տոննայից պակաս: Էներգիայի կուտակման համակարգերը հավասարակշռում են ցանցի տատանումները՝ բարելավելով կանաչ էներգիայի օգտագործումը:

2. Ածխածնի որսում, օգտագործում և պահեստավորում (CCUS)
Լիթիումի կարբոնատ կամ սինթետիկ վառելիք ստանալու համար թխման և գրաֆիտացման ընթացքում արտանետվող CO₂-ի որսը հնարավորություն է տալիս վերամշակել ածխածինը։

V. Քաղաքականություն և արդյունաբերական համագործակցություն

1. Հզորությունների վերահսկում և արդյունաբերության համախմբում
Նոր բարձր էներգասպառող հզորությունների խիստ սահմանափակումը և արդյունաբերության կենտրոնացման խթանումը (օրինակ՝ Fangda Carbon-ի 17.18% շուկայական մասնաբաժինը) օգտագործում են մասշտաբի տնտեսություններ՝ միավոր էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար: Ուղղահայաց ինտեգրման խրախուսումը, ինչպիսին է Fangda Carbon-ի կողմից կալցինացված կոքսի և ասեղային կոքսի 67.8%-ի ինքնուրույն մատակարարումը, կրճատում է հումքի տեղափոխման համար էներգիայի օգտագործումը:

2. Ածխածնի առևտուր և կանաչ ֆինանսավորում
Ածխածնի ծախսերի ներառումը ապրանքի գնագոյացման մեջ խթանում է արտանետումների կրճատումը: Օրինակ, այն բանից հետո, երբ Ճապոնիան սկսեց հակադեմպինգային հետաքննություններ չինական գրաֆիտային էլեկտրոդների վերաբերյալ, տեղական ընկերությունները արդիականացրին տեխնոլոգիաները՝ ածխածնի հարկային բեռը նվազեցնելու համար: Կանաչ պարտատոմսերի թողարկումը նպաստում է էներգախնայողության բարելավմանը, օրինակ՝ մեկ ընկերության կողմից պարտքի և ակտիվների հարաբերակցության նվազեցմանը՝ պարտքի և սեփական կապիտալի փոխանակումների միջոցով և ցածր ջերմաստիճանի գրաֆիտացման վառարանների հետազոտությունների և զարգացման ֆինանսավորման միջոցով:

VI. Ուսումնասիրություն. Չենչժոուի 600 մմ էլեկտրոդների արտանետումների նվազեցման ազդեցությունը

Տեխնիկական ուղի՝ ասեղային կոքսի հարաբերակցության օպտիմալացում + ներքին շարքային գրաֆիտացման վառարան + թափոնային ջերմության վերականգնում։
Տվյալների համեմատություն.

• Էլեկտրաէներգիայի սպառումը. 5,500 կՎտժ/տոննայից կրճատվել է մինչև 4,200 կՎտժ/տոննա (↓23.6%):
• Ածխածնի արտանետումները. 4.48 տոննա/տոննայից նվազել են մինչև 1.2 տոննա/տոննա (↓73.2%):
• Ծախսեր. Էներգիայի միավորի արժեքը նվազել է 18%-ով՝ բարձրացնելով շուկայի մրցունակությունը։

Եզրակացություն

Հումքի օպտիմալացման, գործընթացների նորարարության, սարքավորումների արդիականացման, էներգետիկ անցման և քաղաքականության համակարգման միջոցով գրաֆիտային էլեկտրոդների արտադրությունը կարող է ապահովել էներգիայի սպառման 20%-30%-ով և ածխածնի արտանետումների 50%-70%-ով կրճատում: Ցածր ջերմաստիճանի գրաֆիտացման և կանաչ էներգիայի ներդրման ոլորտում առաջընթացի շնորհիվ արդյունաբերությունը պատրաստ է ածխածնի արտանետումների գագաթնակետին հասնել մինչև 2030 թվականը և ածխածնային չեզոքության հասնել մինչև 2060 թվականը: