Το σιδηροπυρίτιο είναι ένα προϊόν σιδηροκράματος υψηλής ενέργειας και υψηλών εκπομπών και η παραγωγή και η χρήση του αντιμετωπίζουν σοβαρές περιβαλλοντικές προκλήσεις. Τα ακόλουθα είναι τα κύρια περιβαλλοντικά ζητήματα και μέτρα στη βιομηχανία σιδηροπυριτίου:
1. Υψηλή κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές άνθρακα
πρόβλημα:
Κάθε τόνος σιδηροπυριτίου που παράγεται καταναλώνειαπό 8 000 έως 9 000 kW/h ηλεκτρικής ενέργειας, που είναι ισοδύναμο8-10 τόνοι εκπομπών CO₂(κυρίως λόγω της ενέργειας του άνθρακα).
Η ετήσια παγκόσμια παραγωγή σιδηροπυριτίου είναι περίπου 12 εκατομμύρια τόνοι, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 40% των εκπομπών άνθρακα από τη βιομηχανία σιδηροκραμάτων.
Προβλήματα
Εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα (όπως η ενέργεια από άνθρακα στη βόρεια-δυτική Κίνα), η οποία έρχεται σε αντίθεση με τον στόχο του "διπλού άνθρακα".
Ο μηχανισμός προσαρμογής των συνόρων άνθρακα (CBAM) της ΕΕ θα μπορούσε να αυξήσει το κόστος εξαγωγής.
Μέτρα αντίδρασης
Μετάβαση στην καθαρή ενέργεια: Η παραγωγή εντοπίζεται σε περιοχές με πλούσιους υδροηλεκτρικούς πόρους, όπως η Νορβηγία και η Ρωσία.
Παραγωγή θερμικής ενέργειας από απόβλητα: Χρησιμοποιεί τα καυσαέρια (συμπεριλαμβανομένου του CO) από τον κλίβανο και τα χρησιμοποιεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μειώνοντας την εξάρτηση από το δίκτυο.
2. Εκπομπές ρύπων
Κύριοι ρύποι:
Αέρια: μονοξείδιο του άνθρακα (CO), διοξείδιο του θείου (SO2), οξείδια του αζώτου (NOx).
Σωματίδια: σκόνη πυριτίου (που περιέχει SiO2) και τέφρα οπτάνθρακα, η οποία μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικά προβλήματα.
Απόβλητα: ανά τόνο σιδηροπυριτίου είναι200-300 κιλά σκωρίας, που παραδοσιακά πετιέται σε χωματερές.
Πρόβλημα
Μικρές ξεπερασμένες σόμπες (<25 000 кВА) не имеют надлежащих средств защиты окружающей среды и напрямую выбрасывают загрязняющие вещества.
Διάλυμα
Κλειστός ηλεκτρικός φούρνος + σύστημα απομάκρυνσης σκόνης: Η απόδοση συλλογής σκόνης είναι 99%, και η ανακτημένη σκόνη πυριτίου χρησιμοποιείται στην παραγωγή δομικών υλικών.
Επεξεργασία σκωρίας: Χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στο χαλίκι στην οδοποιία ή ως πρόσθετο στο τσιμέντο.
3. Κατανάλωση νερού και ρύπανση
προβλήματα:
Διαδικασία σβέσης νερού: Η κοκκοποίηση σιδηροπυριτίου απαιτεί μεγάλη ποσότητα νερού ψύξης και τα λύματα περιέχουν σκόνη πυριτίου και βαρέα μέταλλα.
Όξινη πλύση λυμάτων: Ορισμένες εταιρείες παράγουν όξινα λύματα (pH<3) от очистительного оборудования.
Απάντηση
Τεχνολογία ξηρής κοκκοποίησης: Αερόψυξη αντί για κατάσβεση με νερό, εξοικονομώντας περισσότερο από 90% νερό.
Σύστημα ανακύκλωσης λυμάτων: Μετά την εξουδετέρωση, το νερό επαναχρησιμοποιείται για ψύξη ή αφαίρεση σκόνης.
4. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις της εξόρυξης πρώτων υλών
Ερωτήσεις:
Εξόρυξη πυριτίου: Καταστροφή βλάστησης και διάβρωση του εδάφους (π.χ. ερημοποίηση στην περιοχή εξόρυξης πυριτίου της Ningxia, Κίνα).
Παραγωγή οπτάνθρακα: Η διαδικασία οπτάνθρακα απελευθερώνει καρκινογόνες ουσίες όπως βενζόλια και πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες.
Απαντήσεις
Βιώσιμη εξόρυξη: Αποκατάσταση εξορυσσόμενων περιοχών και προώθηση τεχνολογίας αξιοποίησης πυριτίου χαμηλής ποιότητας.
Μειωτής βιομάζας: Πειραματιστείτε για να αντικαταστήσετε το κοκ με κάρβουνο και κάρβουνο από κέλυφος καρύδας για να μειώσετε τις εκπομπές άνθρακα.
5. Πολιτική και πίεση στην αγορά
Εκσυγχρονισμός του ρυθμιστικού πλαισίου:
Κίνα: Εξάλειψη των κλιβάνων υποβρύχιου τόξου κάτω των 25 000 kVA και πλήρης μετασκευή των κλιβάνων εξαιρετικά χαμηλών εκπομπών έως το 2025.
ΕΕ: Οι κανονισμοί REACH περιορίζουν τις εκπομπές βαρέων μετάλλων (μόλυβδος, κάδμιο) και σκόνης.
Πράσινα εμπόδια στο εμπόριο:
Οι βιομηχανίες επεξεργασίας (π.χ. η αυτοκινητοβιομηχανία και η αιολική ενέργεια) απαιτούν πιστοποίηση (π.χ. επισήμανση EPD) για «σιδηροπυρίτιο χαμηλών εκπομπών άνθρακα».
6. Τεχνολογική καινοτομία και βιομηχανικός εκσυγχρονισμός
(1) Τεχνολογία τήξης χαμηλών εκπομπών άνθρακα
Δοκιμή μεταλλουργίας υδρογόνου: αντικατάσταση μέρους του οπτάνθρακα με υδρογόνο για μείωση των εκπομπών CO₂ (πειραματικό στάδιο).
Ανάκτηση πλάσματος: μειωμένη θερμοκρασία αντίδρασης και αυξημένη ενεργειακή απόδοση (μειωμένη κατανάλωση ενέργειας κατά 15-20%).
(2) Ευφυΐα και κυκλική οικονομία
Βελτιστοποιημένος έλεγχος με τεχνητή νοημοσύνη: Ρύθμιση σε πραγματικό χρόνο της αναλογίας και της θερμοκρασίας του φούρνου για μείωση της απώλειας ενέργειας (5 έως 10% εξοικονόμηση ενέργειας).
Σχέση σιδηροπυριτίου και φωτοβολταϊκών: Ορισμένα εργοστάσια στη Ningxia (Κίνα) χρησιμοποιούν φωτοβολταϊκά για την άμεση παροχή της παραγωγής σιδηροπυριτίου.
(3) Πρασίνισμα προϊόντων
Σιδηροπυρίτιο με χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες: μειώνει τη δευτερογενή ρύπανση κατά την επακόλουθη παραγωγή χάλυβα (π.χ. χαμηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνιο FeSi75).
Ανακυκλωμένο σιδηροπυρίτιο: Ανακυκλώνεται με ανακύκλωση σκραπ χάλυβα και σκωρίας πυριτίου, που μειώνει την κατανάλωση πρωτογενών πόρων.
Σύγκριση παγκόσμιων παραδειγμάτων
Περιφέρεια Περιβαλλοντικά οφέλη Προκλήσεις
Νορβηγία100% υδροηλεκτρική ενέργεια, πολύ χαμηλές εκπομπές άνθρακα Υψηλό κόστος, εξαρτάται από τις εξαγωγικές αγορές
ΚίναΜεγάλης κλίμακας παραγωγή, ταχεία επανάληψη τεχνολογίας Εξάρτηση από την ενέργεια άνθρακα, αναγκαστική σταδιακή κατάργηση των μικρών εγκαταστάσεων παραγωγής
ΙνδίαΧαμηλό κόστος εργασίας Κακή περιβαλλοντική συμμόρφωση, σοβαρά προβλήματα ρύπανσης
Μελλοντικές τάσεις
Ενσωμάτωση Καθαρής Ενέργειας: Η ικανότητα παραγωγής σιδηροπυριτίου θα συγκεντρωθεί σε περιοχές πλούσιες σε υδροηλεκτρική- και αιολική ενέργεια (για παράδειγμα, Βόρεια Ευρώπη και Γιουνάν).
Επίπτωση του ανώτατου ορίου και του εμπορίου στις εκπομπές άνθρακα: Οι επιχειρήσεις με υψηλές εκπομπές άνθρακα θα πρέπει να αγοράσουν δικαιώματα, γεγονός που θα αυξήσει το κόστος και θα τις αναγκάσει να μεταμορφωθούν.
Παραγωγή κλειστού βρόχου: Το μοντέλο θα μετακινηθεί από "πόροι - προϊόντα - απόβλητα" σε "πόροι - προϊόντα - ανανεώσιμοι πόροι."