De problemen met koolstofemissies in het productieproces van grafietelektroden kunnen op een alomvattende manier worden aangepakt door een combinatie van technologische verbeteringen, procesoptimalisatie en energiebeheerstrategieën, zoals hieronder beschreven:
I. Technologische verbeteringen: Hoogrendementsapparatuur en vervanging door schone energie
1. Iteratie van de grafitisatieoventechnologie
Traditionele Acheson-ovens verbruiken maar liefst 3200-4800 kWh per ton grafietelektroden, met aanzienlijke temperatuurschommelingen die leiden tot energieverspilling. De toepassing van LWG-ovens (Longitudinal Graphitization) kan de verwarmingstijd verkorten tot 9-15 uur, het elektriciteitsverbruik met 20-30% verminderen en een meer uniforme weerstand bereiken. Zo heeft het Xinjiang East Hope Carbon Project het energieverbruik per ton elektroden met ongeveer 300 kWh teruggebracht door de toepassing van LWG-ovens, wat indirect de CO2-uitstoot verlaagde.
2. Vervanging door schone energie
Voor de productie van één ton grafietelektroden is ongeveer 1,7 ton steenkool nodig en komt 4,5 ton CO₂ vrij. Door groene elektriciteit (bijvoorbeeld zonne- of windenergie) te gebruiken om grafietovens aan te drijven, kunnen de emissies direct worden verminderd. Zo hebben sommige bedrijven in Binnen-Mongolië het aandeel groene elektriciteit verhoogd tot meer dan 50% door middel van geïntegreerde projecten voor "bron-net-verbruik-opslag", waardoor de CO₂-uitstoot per ton elektroden met 40% is gedaald.
3. Systemen voor terugwinning van restwarmte
Door in de bak- en grafitisatiefasen afvalwarmteketels te installeren, wordt rookgas met een hoge temperatuur (200-800 °C) teruggewonnen om stoom te genereren voor verwarming of elektriciteitsopwekking. Het Shanxi Taigu Baoguang Carbon Project realiseerde een jaarlijkse besparing van ongeveer 2.000 ton standaardkolen en een vermindering van de CO₂-uitstoot met 5.200 ton door de terugwinning van restwarmte.
II. Procesoptimalisatie: Vermindering van grondstof- en energieverbruik
1. Voorbewerking van geraffineerde grondstoffen
- Calcinatiestap: Beheers de eigenschappen van petroleumcokes (werkelijke dichtheid ≥ 2,07 g/cm³, soortelijke weerstand ≤ 550 μΩ·m) om het energieverbruik tijdens de daaropvolgende verwerking te minimaliseren.
- Impregneringsproces: Verhoog de bulkdichtheid van het product en verlaag de porositeit door middel van "drievoudige impregnering en viervoudige bakstap" of "dubbele impregnering en drievoudige bakstap". Het bereiken van een gewichtstoename van ≥9% na secundaire impregnering kan bijvoorbeeld het aantal bakstappen verminderen en 15-20% op het energieverbruik besparen.
2. Vormen bij lage temperaturen en verkorte processtromen
Pas lage-temperatuurvormingstechnieken toe (bijvoorbeeld extrusie bij 90-120 °C) om de uitstoot van vluchtige stoffen te verminderen en de daaropvolgende baktemperaturen te verlagen. Optimaliseer tegelijkertijd de productieprocessen om de cyclus van grondstoffen tot eindproducten te verkorten en het totale energieverbruik te minimaliseren.
3. Recycling van afvalgassen
Rookgassen van bakovens die brandbare componenten zoals CO en H₂ bevatten, kunnen worden gezuiverd en hergebruikt in verwarmingssystemen. Het Xinjiang East Hope Project bespaarde jaarlijks ongeveer 300.000 m³ aardgas en verminderde de CO₂-uitstoot met 600 ton door middel van technologie voor het recyclen van afvalgassen.
III. Energiebeheer: Digitalisering en circulaire economie
1. Intelligente energiebewakingssystemen
Zet IoT-sensoren in om realtime gegevens over energieverbruik (bijv. elektriciteit en warmte) in alle productiestadia te monitoren en optimaliseer de parameters van de apparatuur met behulp van AI-algoritmen. Zo wist een bedrijf de stilstandtijd van de grafitisatieoven met 30% te verminderen door middel van intelligente monitoring, wat een besparing opleverde van ongeveer 500.000 kWh elektriciteit per jaar.
2. Koolstofafvang, -benutting en -opslag (CCUS)
Installeer koolstofafvanginstallaties bij de rookgasuitlaten van grafitisatieovens om CO₂ te comprimeren voor injectie in de grond of gebruik als chemische grondstof. Ondanks de huidige hoge kosten (ongeveer 300-600 RMB/ton CO₂) vormt CCUS een cruciale langetermijnroute voor een diepe decarbonisatie.
3. Modellen voor de circulaire economie
- Nul afvalwaterlozing: Huishoudelijk afvalwater wordt behandeld voor hergebruik in rookgasreiniging of voor landschapsarchitectuur, terwijl tegelijkertijd afvalwater uit de productie op verschillende manieren wordt benut. Het Shanxi Taigu-project heeft nul afvalwaterlozing bereikt, waardoor jaarlijks ongeveer 100.000 ton water wordt bespaard.
- Recycling van vast afval: Voer het in de filterinstallatie opgevangen stof (ongeveer 344 ton/jaar) en het freesafval (ongeveer 500 ton/jaar) terug naar de productielijn, waardoor het grondstoffenverbruik en de emissies als gevolg van afvalverwerking worden verminderd.
IV. Synergie tussen beleid en markt: het stimuleren van industriële transformatie
1. Handhaving van ultralage-emissienormen
Hanteer normen zoals deEmissienorm voor verontreinigende stoffen voor de aluminiumindustrie(GB25465-2010), waarin wordt bepaald dat de concentraties van fijnstof, SO₂ en NOx respectievelijk ≤10 mg/m³, ≤35 mg/m³ en ≤50 mg/m³ moeten zijn om technologische verbeteringen af te dwingen.
2. Stimulansen voor de handel in koolstofemissierechten
Neem de productie van grafietelektroden op in de nationale koolstofmarkt om economische beperkingen te creëren door middel van handel in koolstofemissierechten. Als een bedrijf bijvoorbeeld de koolstofuitstoot per ton elektroden reduceert van 4,5 ton naar 3 ton, kan het profiteren van de verkoop van overtollige emissierechten, waardoor een positieve cyclus van emissiereducties ontstaat.
3. Certificering voor een groene toeleveringsketen
Staalproducenten verderop in de keten kunnen prioriteit geven aan de aankoop van koolstofarme grafietelektroden om producenten aan de bron te stimuleren hun emissies te verminderen. Zo eiste een staalfabriek met een elektrische vlamboogoven bijvoorbeeld van leveranciers dat ze een CO₂-uitstoot van maximaal 3,5 ton per ton elektroden behaalden, met een prijsverhoging van 10% bij niet-naleving.
Geplaatst op: 12 augustus 2025