Metal İşleme Enerji Tüketimini Yeniden Üretmek için Yenilikçi Yöntemler
Metal işleme endüstrisi, inşaat, ulaşım, elektronik ve savunma için hammaddeleri tedarik eden modern medeniyetin temel taşıdır; ancak bu temel sektör, enerji kullanımından elde edilen büyümenin yaklaşık% 8-10'u asla incelenmemektedir. Küresel enerji verimliliği kazanımlarlarından daha fazla talep etmek; temel olarak enerji tüketimine ve elektriksel olarak gelişmiş enerji tüketimine yönelik olarak, enerji tasarrufuna yönelik olarak gelişmiş enerji tüketimine yönelik olarak yeniden tasarlanmalıdır.
Geleneksel Metal İşlemenin Enerji Burden
Örneğin, çelik üretimi temel oksijenli bir şekilde, Hall-i yoğun olarak enerji tasarrufu sağlayan yaklaşık 1.500 °C'nin üzerindeki sıcaklıkları veya çelik üretimine veya temel oksijenli bir şekilde güvenmek gerekir. Bu süreçler aynı zamanda büyük miktarda atık ısısı ve karbon bazlı gaz üretimine de güvenmektedir.
Ek enerji, malzeme işleme, paketleme, ve ısı tedavisi için tüketilir. Örneğin, flotasyon için bakır veyan taşlaması, bakır koncentratorda kullanılan toplam enerjinin yarısından fazlasını hesaplayabilir. net sonuç: Metal sektörü en zor-to-abate endüstriyel segmentlerden biridir ve geleneksel artımlı gelişmelerden biridir -daha verimli yalıtım, daha verimli yanlayıcılar, atık ısı kurtarma - sadece sınırlı tasarruf sağlar.
Elektromanyetik İşleme: Hassasiyet Isıtma ve Stirring
Induction Isıtma
İndüksiyon ısıtma, doğrudan bir iletken iş parçası veya erimiş bir metal veya gaz yakmalı motorla karşılaştırıldığında, indüksiyonlar çok daha yüksek verimlilik sunar (85–95 vs. 40-60%) çünkü enerji tam olarak ihtiyaç duyduğu yerde depolanır, ısıtma sistemi boyunca yüksek frekanslı enerji tüketimin% 20 ila 40-ışın tüketimine göre % 40-40-süresel olarak yüksek oranda azalır.
Sık sık sık indüksiyon fayda, sıcaklık profilini tam olarak kontrol etme yeteneğidir. Geleneksel süreçlerde aşırı ısıtma, yarı iletken bir kablo ile toplam enerji kullanımı% 32 oranında azaltılır ve düşük kaybı% 50 azaltılır.Indüksiyon'un yerelleştirilmesi, ayarlanabilir ısıtma bu verimsiz bir Avrupa çelik değirmeni çalışma, bir gaz-fir yürüyüş makinesinin tamamının% 32 oranında azaltımı ile azalttığı toplam enerji kullanımını azalttığını gösterdi.
Elektromanyetik Stirring
Elektromanyetik (EMS) dönen veya hareketli manyetik alan kullanır, içeriğin içine alınması için hareket eder, genellikle bir ladle, sürekli döküm kalıbında veya indüksiyon fırınında. Aktif olarak erimiş, Çiçeği homojen ısı ve kompozisyonu karıştırır ve ekleme, kesme ısıtımı sağlar ve daha yüksek ısıtımı sağlar; verilen enerji tasarrufuna daha yüksek ısıtılır.
Örneğin, bakır rafinerisinde, elektromanyetik bir nodlu döküm fırınlarında karıştırıyor, 15-20% ile rafineri döngüsü süresini azalttı, tonne başına% 10 düşüşe yol açtı. Sürekli çelik dökümünde, Çiçeğin ısıtılması, yüksek döküm hızlarını azaltılabilir.
Gelişmiş geri dönüşüm: Turn with Less Energy
Geri dönüşüm, metal üretiminde enerji tüketimini azaltmak için en etkili strateji olarak kabul edilir. İkincil alüminyumun hurda patlama-baskı oksijenli (BF-BOF) rotası için gerekli enerjinin sadece% 5'ini gerektirir; bakır için tasarruf, yaklaşık% 80-%; çelik için, hurda bazlı elektrik yay (EAF) rotaları, yaklaşık üçte biri tarafından üretilen metallerin enerjilerini tüketmektedir.
Sensöre Dayanlı Sorting ve Purification
Otomatik tür sistemlerdeki yenilikler şimdi çok daha temiz kazı akışlarına olanak sağlıyor, böylece verimin artırılması ve enerji cezasını ikinci olarak azaltılabilir. 03:0)X-ray iletim (XRT) ve lazer-indüklenen arıza spekülatörü (LIBS)) . sorters, temel olarak ikinci katta 3 metreye kadar yüksek doğrulukla tekrarlanabilir. Örneğin, Fraunhofer Enstitüsü tarafından geliştirilen bir EDS tabanlı tür, yüksek çözünürlükte alüminyum kazıları sınıflandırmak için geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak, yüksek çözünürlükte bulunan metaller üretmek için geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak kullanılabilir.
Benzer şekilde, eddy mevcut separatorlar ve flotasyon teknolojileri, otopanz kalıntılarından değerli olmayan metalleri kurtarmak için rafine edilir (ASR). elektronik atık ve inşaat enkazında kilitlenen metal içeriği, bakire ekstraksiyonun bir kısmını takabilir.
Hidrometalurji Geri Dönüşüm
Geleneksel pirometallurgical geri dönüşleri, lityum, kobalt ve nikel pillerden yüksek sıcaklık smeltingi kullanıyor, bu da enerji yoğun ve enerjik elementleri kesintiye uğratmak için değerli elementler kaybediyor.[Dönemli Hidrometaller, alkaliler, ya da derin eutectic çözücüler) 100°C'nin altındaki sıcaklıkları seçici olarak çözüyor ve metalleri geri alıyor.]
Hidrojene Dayanlı Azım: Sıfır-Carbon Alternatif
Belki de enerji yoğun birincil metal üretimi için en dönüştürücü yenilik, karbon bazlı redüktörlerin hidrojenle değiştirilmesidir. Çelikte, hidrojen doğrudan azaltım (H2-DR) demir veya betonu doğrudan azaltılırsa, hidrojenin kendisi yenilenebilir elektrik veya pilates yerine hidrojen kullanılarak üretilir.
H2-DR'deki enerji tüketimi doğal gaz temelli DRI ile karşılaştırılabilir (yaklaşık 10.5 GJ DRI'nin tonuna kadar) ancak İsveç'teki ilk fosil yakıtlı sünger tesisinin ortadan kaldırılması işlemine engel oluyor.SSAB (HYBRIT projesi) gibi büyük çelik üreticileri, ArcelorMittal ve Thyssenkrupp, çelik tozların geri dönüşümüne ve daha fazla çelik üretimine de uygulanabilir.
Alüminyum için, Elysis Konsiyerine hidrojen enjeksiyonu, karbon anodesini kısmen değiştirebilir, hem enerji talebini azaltabilir (daha az oksijen karbon ile reaksiyon verir) ve emisyonlar için Pilot denemeleri için, Elysis konsorsiyumu, anertodları kullanarak doğrudan CO2 emisyonlarını ortadan kaldırmak için hedeflemeyi amaçlamaktadır.
Dijital Twins ve AI ile optimizasyon
Enerji tasarrufları yalnızca temel kimyayı veya metal işleme fiziğini değiştirerek elde edilmez; aynı zamanda mevcut bitkiler teorik optimum kullanımlarına daha yakın bir şekilde çalıştırılırlar.(0) Dijital ikizler -enerji tüketimi, ürün kalitesini sürekli olarak korumak için sürekli olarak güncellenen fiziksel süreçlerin kopyalarını önerebilirler.
Örneğin, sürekli bir döküm hattında, bir dijital ikiz, ısı transferini her plaka ve sprey soğutma bölgeleri aracılığıyla modelleyebilir, su akışını azaltma ve elektrik talebini kusurlarına sebep olmadan azaltma fırsatı verebilir. Sıcak bir şerit değirmeninde, bir ikiz her plaka için en düşük enerji ısı ve azaltımı sıralayabilir.A) Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından bir kağıt, Japonya'da su akışını tahmin edici bir bakım için derin bir öğrenme modelini belgeledi.
Bitki seviyesinin ötesinde, AI tabanlı enerji yönetimi sistemleri enerji yoğun süreçleri (örneğin, erime, soaklama, ısı tedavisi) düşük elektrik fiyatları veya yüksek yenilenebilir nesilleri ile uyumlu hale getirmek için geliştirilmiştir. Avrupa bakır çubuk bitkisinde, bir takviye öğrenme aracının üretimini kesintiye uğratmak için eğitilmiştir.
Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu ve Atık Heat Valorization
Enerji kaynağının geçiş, karbon ayak izinini azaltmak için en hızlı yollardan biridir ve yenilenebilirlerin ucuz olduğu, metal işlemenin operasyonel maliyetidir. Solar fotovoltaik ve rüzgar gücü, elektrotlar için elektrik tedarik etmek için giderek daha fazla kullanılmaktadır, EAFs ve yardımcı sistemler için.
Önemli bir örnek, kuzey Şili'deki bir güneş destekli iyonasyon işleminin bakır konsantreleri için % 90 oranındaki ısının% 90'ını bir heliostat dizisine teslim etmesidir. Proje, calcined malzemenin% 70 oranındaki azalmayı bildirdi. Benzer şekilde, Kuzey Şili'deki Minera El Abra, tüm bakır maden ve koncentratora sahip olan 27 MW güneş enerjisinin tamamını kullanıyor, şebeke elektrik satın alımlarını %20 azalttı.
Atık Heat Recovery ve Utilization
En verimli metal süreçleri bile atık ısısı üretiyor; yüksek ısıtmalı şarj malzemeleri için buharı üretmek veya soğutmalı soğutma soğutma makineleri, yüksek enerji verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. süper kritik CO2 çevrimleri veya organik Rankine çevrimleri kullanarak, düşük maliyetli ısıyı elektrik haline getirebilir. [Dön çelik değirmeni, pirinç değirmeni için buhar ısısı, şimdiye kadar fırında yıllık ısıyı %400 tasarruf eden bir kömür için sıcak su üretebilir ve kullanılabilir.Dönem:0) Ekonomik durum oldukça zorlayıcı: [Dönemli bir elektrik ısısı ısısı ısıtılır.
Alüminyum smelters için, 1970'lerden beri ısıyı kullanan atık ısısı genellikle düşük derecedir (90-150°C), bölge ısıtma ağlarına uygun hale getirir. İzlanda'daki Straumsvik şehri, 1970'lerden beri kısmen ısıyı kullanıyor, hem de smelter'in termal yükünü azaltır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Metal işlemedeki enerji tüketimini azaltmak, önümüzdeki on yıllarda sadece yoğunlaşacak ekonomik, çevresel ve düzenleyici baskılar tarafından yönlendirilir. Geleneksel enerji verimliliği önlemlerinin artırılması, tüm yeni proses rotalarının ve teknolojilerin benimsenmesini talep eder. Elektromanyetik ısıtma ve karıştırmak, gelişmiş geri dönüşüm yardımı ile, hidrojen bazlı azalma, AI optimizasyon ile dijital ikizler, AI optimizasyon ile tüm yolları sunar ve tüm enerji entegrasyonunu dramatik olarak daha düşük enerji kullanımını sağlar.
Eleştirel olarak, bu yenilikler karşılıklı olarak özel değildir; yakın bir güneş çiftliğinde bu güçten kaynaklanan elektrik yüküne sahip olmak için, alt yüzyıldaki yüksek ısıtımı ısıtabilir ve hızla ısıtılabilir bir dünya ekonomisine hizmet ederken endüstriyi hızlı bir şekilde yerine getirebilmelerini sağlar.
Geçiş, sermaye yatırımını, işgücünü yeniden eğitmeyi ve destekleyici politikaları gerektirecektir - ancak teknolojiler hazırdır. En ileri görüşlü metal şirketleri, ilk olarak hareket edenlerin küresel metallerin arazisini yeniden şekillendireceğini bilmekteler.