التنمية الخضراء منخفضة الكربون والتصنيع الذكي

في السنوات الأخيرة، شهدت شركات المعادن العالمية، من خلال عمليات الاندماج والاستحواذ، تزايدًا مستمرًا في تركيز الصناعة. وبحلول عام 2023، دخلت أرباح صناعة المعادن مرحلة التراجع، ويعود ذلك أساسًا إلى ارتفاع تكلفة بعض المواد الخام والانخفاض الحاد في أسعار الصلب، مما أدى إلى انخفاض أرباح الشركات. وقد أصبح التركيز على تحسين العمليات وتطويرها، وتطوير الصناعات الخضراء منخفضة الكربون، والتصنيع الذكي، من أهم أولويات هذا العام، مع التركيز على تقليص حجم المشاريع، وتقليص التركيز على تحسين العمليات وتطويرها، والتحول إلى التصنيع الأخضر منخفض الكربون، والتحول إلى التصنيع الذكي. كما تشمل هذه الأولويات التحول إلى "انبعاثات منخفضة للغاية" و"كفاءة الطاقة القصوى"، وتسريع الابتكار التكنولوجي منخفض الكربون والتحول الرقمي في القطاع الصناعي.

● صهر الصلب
1. التحول من صهر المعادن القائم على الكربون إلى صهر المعادن القائم على الهيدروجين
يتجه صهر الحديد والصلب نحو استخدام الهيدروجين في صناعة المعادن، إلا أن مصادر الهيدروجين الأخضر الحالية محدودة. ولحل هذه المشكلة، يُقترح على المدى القريب استخدام غاز أفران الكوك بدلاً من فحم الكوك كعامل اختزال في أفران الصهر العالية، كما هو الحال في فرن شيي للحديد والصلب الذي يعمل بالهيدروجين، بالإضافة إلى مفاعل نووي معياري عالي الحرارة مُبرد بالغاز. كما يجري العمل على إنتاج الهيدروجين من غاز أفران الكوك في مصانع الصلب.

2. عملية صهر قصيرة
بسبب ضغوط حماية البيئة، ستزداد نسبة عمليات الصهر المختصرة. وتشمل تقنيات صهر الحديد المختزل استخدام الأفران الكهربائية.

3. إنتاج مشترك معتدل
لطالما كان أحد الاستخدامات الرئيسية لغازات مخلفات صناعة الصلب هو التسخين بالاحتراق. ورغم استغلال الطاقة الحرارية للغاز، إلا أن قيمته لم تُستغل بالكامل. يحتوي الغاز على نسب متفاوتة من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، واستخدامه في إنتاج الغاز الطبيعي المسال والإيثانول والإيثيلين جليكول وغيرها، يحقق فوائد اقتصادية كبيرة. بالمقارنة مع صناعة الكيماويات الفحمية التي تنتج أول أكسيد الكربون والهيدروجين ثم تنتج الغاز الطبيعي المسال والإيثانول والإيثيلين جليكول، فإن هذا الأسلوب يتميز بميزة اقتصادية أكبر.

مع تزايد الطلب على خفض انبعاثات الكربون، مثّلت مشاريع مثل استخلاص ثاني أكسيد الكربون وتجميده فرصةً واعدة. ففي الصناعات المعدنية، على سبيل المثال، تُنتج غازات مداخن أفران الجير وغازات مداخن الغلايات كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. ويمكن استخدام هذا الغاز في صهر الصلب، ومكافحة الغبار، ونقل المنتجات المبردة، وصناعة الأغذية، وغيرها. ويشهد السوق طلبًا كبيرًا عليه، كما تتمتع الصناعات المعدنية بميزة تنافسية من حيث التكلفة. ويمكن لمشاريع الطاقة الشمسية أن تُسهم في خفض انبعاثات الكربون في الشركات، ولذا تُنشئ العديد من مصانع الصلب مشاريع مماثلة. إلا أن مدى استفادة الشركات من فرق أسعار الكهرباء يُعدّ مؤشرًا هامًا لنجاح هذه المشاريع.

4. معلومات عن علم المعادن
سيساهم سوق المعادن في تسريع وتيرة الأتمتة وتكنولوجيا المعلومات في صناعة الصلب، وتسريع عملية التحول الرقمي والذكاء الاصطناعي. وسيزداد استخدام مراكز التحكم المركزية، ومستودعات المواد غير المأهولة، والروبوتات في قياس درجة الحرارة والفحص وأخذ العينات.

مع إصدار وتطبيق سياسات وطنية مختلفة بشأن الانبعاثات الكربونية المزدوجة، يزداد طلب الشركات العاملة في قطاع صناعة الصلب على بيانات تقييم دورة حياة المنتجات المشتراة، وأصبح تقييم دورة حياة منتجات الصلب وتقييم البصمة الكربونية بناءً على ذلك عملاً مهماً بالنسبة لها.يهدف هذا إلى تحقيق التنمية الخضراء منخفضة الكربون في صناعة الصلب وتلبية احتياجات العملاء النهائيين. ويُعدّ إجراء تقييم دورة حياة المنتج إجراءً هاماً للتكيف مع التنمية الوطنية الخضراء منخفضة الكربون وعالية الجودة، وتعزيز ترشيد استهلاك الطاقة وخفض انبعاثات الكربون في شركات الحديد والصلب، وتحسين تأثير العلامة التجارية.

● تكنولوجيا توفير الطاقة وحماية البيئة في صناعة الصلب
1. إعادة التدوير والاستخدام الأمثل للطاقة الثانوية
شهدت كفاءة استخدام الطاقة في صناعة المعادن ارتفاعًا سنويًا، فمن جهة، تم تحديث المعدات الحديثة، ما أدى إلى خفض استهلاك الطاقة. ومن جهة أخرى، استمر استغلال الطاقة الثانوية، حيث ارتفعت نسبة استعادة الحرارة عالية ومتوسطة الجودة، كما يجري استعادة الحرارة منخفضة الجودة تدريجيًا، ما يسمح باستخدامها على مراحل. تُستخدم الطاقة ذات القيمة الحرارية العالية لتوليد الطاقة أو الإنتاج الكيميائي، بينما تُستخدم الطاقة ذات القيمة الحرارية المنخفضة لتدفئة المناطق الحضرية المحيطة، وتربية الأحياء المائية، وغيرها. إن الجمع بين إنتاج الصلب وتحسين معيشة الناس لا يُحسّن الكفاءة الاقتصادية للمؤسسات فحسب، بل يُسهم أيضًا في الاستغناء عن الغلايات الصغيرة، وخفض الاستهلاك وانبعاثات الكربون.

1.1 نظام الفرن الكهربائي
يُحسّن نظام التبريد بالتبخير الكامل، بدلاً من جزء من نظام تبريد الماء الأصلي، استخلاص البخار من كميات كبيرة من الفولاذ. ووفقًا للتجربة العملية للمشروع، يمكن أن تصل نسبة استخلاص البخار من كميات الفولاذ الكبيرة إلى 300 كيلوغرام لكل طن من الفولاذ، أي أكثر من ثلاثة أضعاف النسبة الأصلية.

1.2 محول
تعتمد عملية تنقية غازات الاحتراق الأولية للمحولات عمومًا على الطريقة الجافة. في ظل هذه الطريقة، لا يتم استعادة الحرارة المتبقية الناتجة عن فرق درجة الحرارة الذي يتراوح بين 1000 و300 درجة مئوية. حاليًا، لا يوجد سوى عدد قليل من المعدات التجريبية قيد التشغيل لفترة قصيرة.

1.3 فرن الصهر
يمكن تحقيق الاستخلاص الكامل لغازات أفران الصهر من خلال استخلاص غاز معادلة الضغط وغاز النفخ. في الوقت الحالي، لا تُراعي معظم أفران الصهر الاستخلاص الكامل، أو تُراعي الاستخلاص الجزئي فقط.

1.4 التلبيد
إعادة تدوير الحرارة المهدرة من قسم درجة الحرارة العالية في مبرد الحلقة لتوليد الطاقة؛ يمكن إنتاج الماء الساخن للمعالجة أو التسخين بعد استعادة الحرارة المهدرة في قسم درجة الحرارة المتوسطة وقسم درجة الحرارة المنخفضة في مبرد الحلقة؛ يميل دوران غازات المداخن الناتجة عن التلبيد إلى الدوران الداخلي، ومن الضروري زيادة مروحة الدوران ذات الضغط العالي ومروحة الهواء النقي والمعدات الكهربائية الداعمة.

بالإضافة إلى توليد الطاقة، يتم استخدام الحرارة المهدرة من المدخنة الكبيرة، وحرارة التبريد الحلقي المهدرة، ولكن يتم استخدامها أيضًا في استخدام تقنية السحب المزدوج للبخار والكهرباء لتشغيل مروحة السحب الرئيسية، وتحسين كفاءة استخدام البخار، وتقليل وصلة التحويل، وتحسين الفوائد الاقتصادية.

1.5 فحم الكوك
بالإضافة إلى فحم الكوك التقليدي للتبريد الجاف، تم استخدام الأمونيا المتداولة في فحم الكوك، والمبرد الأولي، والحرارة المهدرة، والحرارة المهدرة في أنبوب الصعود، والحرارة المهدرة لغازات المداخن.

1.6 درفلة الصلب
يتم استغلال الحرارة المهدرة من غازات المداخن الناتجة عن أفران تسخين درفلة الصلب وأفران المعالجة الحرارية. تُعد هذه الحرارة مصدراً منخفض الجودة، وتُستخدم متطلبات درجة حرارة إزالة الكبريت النهائية عادةً لإنتاج الماء الساخن.

2. إن مفهوم حماية البيئة والانبعاثات المنخفضة للغاية متأصل بعمق في قلوب الناس
2.1 الأداء البيئي لكل مصنع من مصانع الصلب هو أ
بهدف تخفيف الضغط على حماية البيئة وضمان استمرار الإنتاج بشكل طبيعي، أنجزت العديد من مصانع الصلب في الشمال المرحلة الأولى من عمليات التصنيع، حتى وإن لم تُنجزها مصانع الصلب الشمالية بعد، فإن عددًا كبيرًا من مصانع الصلب في الجنوب تعمل أيضًا في هذا الاتجاه. وتشمل المهام الرئيسية إنشاء مرافق لإزالة الغبار، ومرافق لإزالة الكبريت والنتروجين، وتخزين المواد، وتقليل عمليات الهبوط، وإغلاق نقاط إنتاج الغبار، وكبح الغبار، وما إلى ذلك.

2.2 صناعة الكربون والألومنيوم الإلكتروليتي
تُعدّ صناعة الألومنيوم الكربوني والتحليلي أكثر ديوناً في مجال حماية البيئة، بينما تُعتبر شركات الألومنيوم، والألومنيوم الجبلي، وغيرها من الشركات في مجال الأداء البيئي من الفئة أ.

2.3 معالجة النفايات الثلاث
لا تسمح متطلبات حماية البيئة بخروج النفايات الصلبة من المصنع، كما يجب أن تتوافق مياه الصرف الصحي مع معايير التصريف. فمن جهة، تقوم شركات الحديد والصلب بتجفيف وعصر المكونات، وتتوافق عملية تصريف النفايات والتخلص منها النهائية مع المعايير. لكن السوق بحاجة إلى عمليات وتقنيات جديدة لمعالجة غازات النفايات، والنفايات الصلبة المحتوية على الكربون والحديد، والنفايات الخطرة، وتلوث التربة، ومياه الصرف الصحي المحتوية على سيانيد الفينول، ومياه الصرف الصحي المالحة المركزة، ومياه الصرف الصحي الناتجة عن الدرفلة على البارد.

2.4 تنقية الغاز
مع تحسين متطلبات حماية البيئة، أصبح بالإمكان جمع الغاز المُعاد تدويره، كما وُضعت متطلبات جديدة لجودة الغاز. كانت عملية تنقية غاز أفران الكوك وأفران الصهر التقليدية تقتصر على إزالة الغبار والكبريت غير العضوي، بينما تتطلب الآن إزالة الكبريت العضوي. يحتاج السوق إلى عمليات ومعدات جديدة لتلبية هذا الطلب.

2.5 تقنية الاحتراق الغني بالأكسجين، احتراق الأكسجين النقي
من أجل تحسين معدل استخدام الأكسجين وتقليل استهلاك الغاز، يتم استخدام احتراق الأكسجين الغني أو الأكسجين النقي في فرن التسخين والفرن والغلاية.