इलेक्ट्रोलाइटिक एल्युमीनियम की ऊर्जा खपत: बेंचमार्क और रिडक्शन लीवर

प्राइमरी एल्युमीनियम एक ऊर्जा गहन उत्पाद क्यों है?

फ्लोराइड पिघल में एल्यूमिना को घोलकर और इसके माध्यम से एक प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित करके एल्यूमीनियम का उत्पादन किया जाता है, जो लगभग 960 C पर ऑक्साइड को धातु में बदल देता है। इस प्रक्रिया में प्रति टन धातु में लगभग 1.92 टन एल्यूमिना और 0.40-0.45 टन कार्बन एनोड की आवश्यकता होती है, और यह लगातार बिजली की खपत करता है, क्योंकि पॉटलाइन को आर्थिक रूप से चक्रित नहीं किया जा सकता है। निरंतर इलेक्ट्रोकेमिकल लोड और बड़े ताप संतुलन के संयोजन के कारण प्राथमिक एल्युमीनियम को भारी उद्योग में बेंचमार्क ऊर्जा उपभोक्ताओं में से एक माना जाता है, जो सीमेंट और स्टील के साथ उत्पादन की प्रति इकाई पैमाने में तुलनीय है। खरीदारों के लिए परिणाम यह है कि वितरित धातु की कीमत और उसमें एम्बेडेड कार्बन दोनों उस बिजली की लागत और ईंधन मिश्रण को ट्रैक करते हैं।

प्रति टन ऊर्जा और उत्सर्जन बेंचमार्क

नीचे दिए गए आंकड़े प्राथमिक एल्युमीनियम के प्रति टन विशिष्ट उद्योग परिचालन मूल्य हैं। वास्तविक परिणाम प्रौद्योगिकी उत्पादन, सेल एम्परेज, एल्यूमिना गुणवत्ता और पोटलाइन की उम्र के साथ भिन्न होते हैं, और नियामक उद्देश्यों के लिए ऊर्जा तीव्रता सीमाएं यूनिट उत्पाद ऊर्जा खपत के लिए जीबी 21346 और धातु के लिए जीबी/टी 1196 जैसे मानकों में परिभाषित की जाती हैं।

दो निष्कर्ष तुरंत अनुसरण करते हैं। बिजली उत्पादन से अप्रत्यक्ष उत्सर्जन प्रत्यक्ष प्रक्रिया उत्सर्जन से कई गुना बड़ा है, इसलिए बिजली स्रोत किसी भी पॉटलाइन अनुकूलन से अधिक मायने रखता है। और एनोड का उपयोग रसायन विज्ञान के हिस्से के रूप में किया जाता है, न कि केवल ईंधन के रूप में, इसलिए प्रक्रिया को बदले बिना कार्बन की खपत को स्टोइकोमेट्रिक आवश्यकता से कम नहीं किया जा सकता है।

बिजली कहाँ जाती है

सेल वोल्टेज बजट का लगभग 40-45% प्रतिक्रिया की सैद्धांतिक ऊर्जा है, और शेष एनोड, बाथ, कैथोड लाइनिंग और बसबार्स में ओमिक प्रतिरोध पर काबू पाने में खर्च किया जाता है, साथ ही बाथ को पिघला हुआ रखने के लिए गर्मी के नुकसान को बनाए रखा जाना चाहिए। आधुनिक पोटलाइनों में वर्तमान दक्षता आम तौर पर 93-95% है, इसलिए धारा का कुछ प्रतिशत विघटित धातु और स्नान के बीच प्रतिक्रिया के कारण नष्ट हो जाता है। इसलिए प्रैक्टिकल लीवर बेहतर एल्युमिना फीडिंग और बाथ केमिस्ट्री नियंत्रण के माध्यम से सेल वोल्टेज में कमी, कम विशिष्ट गर्मी हानि के साथ बड़ी कोशिकाएं, स्लॉटेड एनोड और कैथोड डिज़ाइन जो वर्तमान वितरण में सुधार करते हैं, और बेहतर बसबार डिज़ाइन हैं। प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियाँ जो स्नान के तापमान और एल्यूमिना सांद्रता को स्थिर करती हैं, पूंजीगत व्यय के बिना बचत का एक हिस्सा प्रदान करती हैं।

पावर मिक्स और लो कार्बन रूट

किसी स्मेल्टर का उत्सर्जन प्रोफ़ाइल अनिवार्य रूप से उसकी बिजली आपूर्ति के बारे में एक बयान है। कैप्टिव कोयला उत्पादन पर चलने वाले स्मेल्टर उच्चतम पदचिह्न रखते हैं, जबकि एक ही प्रौद्योगिकी वर्ग में जलविद्युत, पवन या सौर उत्पादन द्वारा आपूर्ति किए जाने वाले स्मेल्टर परिमाण के क्रम से कुल उत्सर्जन में कटौती कर सकते हैं। दो अन्य मार्ग मायने रखते हैं। स्क्रैप से उत्पादित द्वितीयक एल्युमीनियम को प्राथमिक ऊर्जा के केवल एक छोटे से अंश की आवश्यकता होती है, इसलिए पुनर्नवीनीकरण सामग्री वितरित उत्पाद के एम्बेडेड कार्बन में सबसे तेजी से उपलब्ध कमी है। अक्रिय एनोड प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान, जो कार्बन एनोड को कार्बन डाइऑक्साइड के बजाय ऑक्सीजन उत्सर्जित करने वाली सामग्री से प्रतिस्थापित करेगा, का उद्देश्य प्रत्यक्ष प्रक्रिया उत्सर्जन को पूरी तरह से हटाना है, लेकिन औद्योगिक पैमाने पर तैनाती अभी तक उपलब्ध नहीं है और मार्ग पायलट कार्यक्रमों का विषय बना हुआ है।

एल्युमीनियम ख़रीदारों के लिए इसका क्या मतलब है

खरीदारी संबंधी निर्णयों में यांत्रिक डेटा के साथ-साथ कार्बन डेटा भी तेजी से शामिल हो रहा है। व्यावहारिक कदम वितरित लॉट के उत्पाद कार्बन पदचिह्न का अनुरोध करना, पुनर्नवीनीकरण सामग्री, जो इनपुट सामग्री को संदर्भित करता है, और तैयार उत्पाद के वास्तविक पदचिह्न के बीच अंतर करना है, और यह जांचना है कि स्मेल्टर उपयोग की गई लेखांकन विधि के लिए प्रमाणित है या नहीं। ऐसी घोषणाओं के लिए परिमाणीकरण विधियाँ आईएसओ 14064-1 और राष्ट्रीय औद्योगिक ग्रीनहाउस गैस लेखांकन दिशानिर्देशों जैसे मान्यता प्राप्त मानकों का पालन करती हैं, और दो उद्धरणों को समकक्ष मानने से पहले एक प्रकाशित आंकड़े की दायरा सीमाओं की हमेशा तुलना की जानी चाहिए। तकनीकी पक्ष पर, सबसे हल्के मिश्र धातु और स्वभाव को निर्दिष्ट करना जो लोड केस को संतुष्ट करता है, और पुन: प्रयोज्य एकल-मिश्र धातु असेंबलियों के लिए डिज़ाइन करना, एक निर्माता के लिए अपने स्वयं के उत्पादों की कार्बन सामग्री को कम करने का सबसे सीधा तरीका है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

Q:एक टन प्राथमिक एल्युमीनियम के लिए कितनी बिजली की आवश्यकता होती है?
ए: आमतौर पर पॉटलाइन पर 13,000-13,500 किलोवाट प्रत्यावर्ती धारा होती है, जिसमें से 12,500-13,000 किलोवाट विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक प्रत्यक्ष वर्तमान ऊर्जा है और बाकी रेक्टिफायर और सहायक नुकसान को कवर करती है।

Q:प्राथमिक एल्युमीनियम का कार्बन फ़ुटप्रिंट अधिकतर अप्रत्यक्ष क्यों होता है?
ए: क्योंकि खपत की गई बिजली एनोड कार्बन ऑक्सीकरण से प्रत्यक्ष प्रक्रिया उत्सर्जन से कई गुना अधिक है। कोयले पर एक स्मेल्टर प्रति टन धातु के बराबर 11 टन CO2 के पदचिह्न उत्पन्न करता है, जबकि पनबिजली पर एक तुलनीय स्मेल्टर बहुत कम है।

Q:क्या पुनर्चक्रित एल्युमीनियम वास्तव में ऊर्जा बचाता है?
उत्तर: हाँ. स्क्रैप को पिघलाने में अयस्क से प्राथमिक धातु का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का लगभग 5% उपयोग होता है, यही कारण है कि एल्यूमीनियम उत्पाद की कार्बन सामग्री को कम करने के लिए पुनर्नवीनीकरण सामग्री सबसे प्रभावी लीवर उपलब्ध है।

Q:क्या एनोड की खपत कम की जा सकती है?
उत्तर: केवल सीमा के भीतर। कार्बन का उपभोग एक अभिकारक के रूप में किया जाता है, इसलिए लगभग 0.40-0.45 टन प्रति टन धातु इस प्रक्रिया में अंतर्निहित है; सुधार रसायन विज्ञान में कटौती के बजाय बेहतर एनोड गुणवत्ता, कम वायु जलन और कम एनोड प्रभाव आवृत्ति से आते हैं।

Q:वर्तमान दक्षता क्या है और यह क्यों मायने रखती है?
ए: यह लागू धारा का हिस्सा है जो वास्तव में धातु का उत्पादन करता है, आमतौर पर 93-95%। प्रत्येक प्रतिशत बिंदु का नुकसान आउटपुट के बिना खपत की गई बिजली है, यही कारण है कि स्नान रसायन विज्ञान और एल्यूमिना फीडिंग नियंत्रण को प्रत्यक्ष लागत वस्तुओं के रूप में माना जाता है।

Q:एक खरीदार को दो आपूर्तिकर्ताओं की कार्बन घोषणाओं की तुलना कैसे करनी चाहिए?
ए: दायरे की जांच करके, उपयोग किए गए लेखांकन मानक, धातु के लिए जिम्मेदार बिजली मिश्रण और क्या यह आंकड़ा केवल स्मेल्टर या पूर्ण उत्पादन श्रृंखला को कवर करता है। आंकड़े तभी तुलनीय हैं जब सीमाएं और बिजली मॉडल समान हों।