Што такое ўстойлівае выкарыстанне дзёгцю? 

Калі вы чуеце каменнавугальны дзёгаць, большасць розумаў адразу пераходзіць да яго спадчыны ў старых тратуарах або як праблемнага пабочнага прадукту. Гэта выгляд на ўзроўні паверхні. Сапраўдная размова, тая, што мы вядзем на заводах і ў навукова-даследчых лабараторыях, заключаецца ў тым, каб выціснуць кожны кавалачак каштоўнасці з гэтай складанай вуглевадароднай сумесі спосабамі, якія адпавядаюць сучасным матэрыяльным цыклам. Гаворка ідзе не пра адраджэнне мінулага, а пра тое, каб перанакіраваць яго ўласцівыя ўласцівасці - высокае ўтрыманне вугляроду, здольнасць да звязвання, тэрмічную стабільнасць - у прамысловыя шляхі, якія маюць сэнс сёння. Вугал устойлівага развіцця не з'яўляецца вычварэннем; гэта прагматычны, часта жорсткі, працэс пошуку больш каштоўных прыкладанняў, якія выцясняюць некранутыя матэрыялы або забяспечваюць крытычную прадукцыйнасць. Давайце паглыбімся ў тое, дзе гэта адбываецца насамрэч, перашкоды і практычныя рэаліі, якія не трапляюць у глянцавыя брашуры.

Перафарміраванне пабочнага прадукту: ад адходаў да сыравіны

Першы крок - разумовы зрух. На сталеліцейных і коксавых заводах каменнавугальная смала не з'яўляецца адходам; гэта асноўная сыравіна для вугляроднай прамысловасці. Гісторыя ўстойлівага развіцця пачынаецца тут жа - прадухіленне яго ўтылізацыі або простага спальвання і замест гэтага фіксаванне яго малекулярнай складанасці. Я бачыў аперацыі, дзе ў цэнтры ўвагі было толькі пазбаўленне ад рэчаў, але гэта змянілася. Цяпер імкненне разглядаць яго як адпраўную кропку для каскаду матэрыялаў. Выхад вугляроду з каменнавугальнага пеку, першаснага вытворнага, выключна высокі. Гэта азначае, што з кожнай тоны смалы, якая выкарыстоўваецца ў якасці злучнага рэчыва або насычэння, вы эфектыўна паглынаеце вуглярод у трывалую прамысловую прадукцыю, якая служыць гадамі, нават дзесяцігоддзямі. Гэта форма захопу і выкарыстання вугляроду, хаця і прамысловая.

Гэта не тэарэтычна. Вертыкальна інтэграваныя кампаніі, такія як Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., працуюць па гэтым прынцыпе. Маючы больш за 20 гадоў працы, яны разглядаюць паток ад сырой каменнавугальнай смалы да гатовай вугляроднай прадукцыі не як асобныя працэсы, а як звязаны ланцуг. На сваёй пляцоўцы ст yaofatansu.com, вы можаце прасачыць гэтую логіку: яны пералічваюць каменнавугальны пек у якасці асноўнай вугляроднай дабаўкі. Яго выкарыстанне ў вытворчасці графітныя электроды для вытворчасці сталі ў электрадугавых печах (ДСП) з'яўляецца яркім прыкладам. Смала звязвае часціцы нафтавага коксу і дзякуючы абпалу і графітызацыі становіцца неад'емнай, высокапрадукцыйнай часткай электрода. Затым гэты электрод дазваляе вырабляць перапрацаваную сталь - асноўны працэс цыклічнай эканомікі. Такім чынам, вытворнае каменнавугальнай смалы фундаментальна забяспечвае ўстойлівасць іншай галіны.

Вядома, д'ябал хаваецца ў дэталях. Не ўся дзёгаць роўная. Склад моцна вар'іруецца ў залежнасці ад зыходнага вугалю і тэмпературы каксавання. Устойлівае выкарыстанне павінна ўлічваць гэтую неадпаведнасць. Мы трацім шмат часу на кантроль якасці і змешванне, каб атрымаць дакладныя характарыстыкі глейкасці, тэмпературы размякчэння і ўтрымання нерастваральных у хіналіне рэчываў. Няўдалая партыя тут азначае не толькі недастатковы прадукт; гэта можа азначаць розніцу паміж электродам, які працуе эфектыўна, і электродам, які заўчасна трэсне, трацячы ўсю ўкладзеную энергію. Такім чынам, устойлівае выкарыстанне перш за ўсё залежыць ад складанай, надзейнай апрацоўкі.

Працоўны конік: каменнавугальны пек у вугляроднай вытворчасці

Акунуўшыся ў самае важнае прымяненне: у якасці злучнага рэчыва і насычэння. Калі вы калі-небудзь наведвалі вугляродны завод, пах незабыўны - гэты рэзкі фенольны водар гарачай смалы. Гэта клей індустрыі. У вытворчасці графітныя электроды (тыя маркі UHP/HP/RP, якія вырабляе Yaofa), кальцыніраваны нафтавы кокс змешваюць з расплаўленым каменнавугальным пекам. Гэтую зялёную сумесь фармуюць і выпякаюць пры тэмпературы каля 800°C. Падчас выпякання смола падвяргаецца піролізу, ператвараючыся ў вугляродны кокс, які стварае цвёрдую цэласную структуру. Гэты звязальны кокс - гэта тое, што надае электроду яго механічную трываласць перад графітызацыі.

Устойлівы аспект шматслаёвы. Па-першае, ён выкарыстоўвае пабочны прадукт. Па-другое, гэта стварае прадукт, які мае вырашальнае значэнне для вытворчасці сталі з EAF, дзе выкарыстоўваецца амаль 100% сталёвага лому, што зніжае залежнасць ад даменных печаў. Па-трэцяе, сучасныя канструкцыі электродаў накіраваны на больш працяглы тэрмін службы і высокую энергаэфектыўнасць, што непасрэдна зніжае расход на тону сталі. Мы пастаянна наладжваем склады смалы і працэсы насычэння, каб палепшыць шчыльнасць і паменшыць сітаватасць, што, у сваю чаргу, павышае ўстойлівасць электрода да акіслення. Павелічэнне тэрміну службы электродаў на 1% азначае велізарную эканомію танажу сыравіны і энергіі на патоку. Вось такі дэталёвы, несэксуальны паказчык устойлівага развіцця, які мы адсочваем.

Там таксама яго ролю ў вытворчасці вугляродных дабавак, як Кальцынаваны нафтавы кокс (CPC) і Графітызаваны нафтавы кокс (GPC). У гэтых працэсах смала часам выкарыстоўваецца ў якасці пакрыцця або звязальнага рэчыва для паляпшэння пэўных уласцівасцей. Для выплаўкі алюмінію гэтыя вугляродныя аноды (якія таксама выкарыстоўваюць смалу ў якасці злучнага) з'яўляюцца яшчэ адным вялікім рынкам. Штуршком тут з'яўляецца зніжэнне ўзроўню спажывання вугляроду - колькі кг анода спажываецца на тону вырабленага алюмінію. Лепшая якасць кроку і анодная тэхналогія, якія кіруюцца пастаўшчыкамі з вялікім вопытам, непасрэдна зніжаюць гэты паказчык і звязаныя з гэтым выкіды.

Акрамя электродаў: нішавыя, але важныя прымянення

У той час як электроды з'яўляюцца лідэрам па аб'ёме, некаторыя з найбольш цікавых устойлівых мэтаў прымянення знаходзяцца ў спецыяльных галінах. Рафінаваныя вытворныя каменнавугальнай смалы, такія як нафталін, антрацэн і розныя гатункі смалы, ідуць у сучасныя матэрыялы. Адна сфера, якой я займаўся, - гэта вугляродныя валакна. Спецыфічныя, высокаачышчаныя каменнавугальныя смалы з'яўляюцца першакласнымі папярэднікамі для вытворчасці ізатропных або мезафазных вугляродных валокнаў на аснове пеку. Гэтыя валакна выкарыстоўваюцца ў элітным сістэме кіравання тэмпературай, аэракасмічнай прамысловасці і ўсё часцей у лёгкіх кампазітах для аўтамабільнай (для павышэння паліўнай эфектыўнасці) і лопасцей ветраных турбін. Вугляродны след вытворчасці валакна са смалы пабочнага прадукту можа быць спрыяльным у параўнанні з асноўным спосабам вытворчасці поліакрыланітрылу (PAN), у залежнасці ад межаў сістэмы. Гэта высокакаштоўны прадукт, арыентаваны на прадукцыйнасць, які выкарыстоўвае натуральную араматычную структуру дзёгцю.

Іншы - у вогнетрывалых матэрыялах. Сталеплавільныя каўшы і канвертары выкладваюць магнезіальна-вугляродныя вогнетрывалы, звязаныя з пекам. Яны забяспечваюць выдатную ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару і ўстойлівасць да карозіі дзындры. Спасылка на ўстойлівае развіццё? Больш працяглы тэрмін службы падкладкі азначае радзейшую замену падкладкі, што дазваляе зэканоміць сыравіну, энергію для ўстаноўкі і час прастою. Смала тут выступае ў ролі донара вугляроду, ствараючы ахоўны пласт ад акіслення. Мы праводзілі выпрабаванні з рознымі класамі пеку, каб аптымізаваць утварэнне вугляроду на месцы, і вынікі непасрэдна ўплываюць на эфектыўнасць выкарыстання рэсурсаў металургічнага завода.

Затым ёсць менш гламурнае, але жыццёва важнае выкарыстанне ахоўных пакрыццяў. Эпаксідная смола каменнавугальнай смалы, нягледзячы на ​​​​ўважлівае вывучэнне ПАУ, застаецца неперасягненай для некаторых прымянення экстрэмальнай абароны ад карозіі, такіх як падводныя трубаправоды або апусканне ў сцёкавыя воды. Аргументам устойлівасці тут з'яўляецца падаўжэнне жыццёвага цыкла. Абарона сталёвага актыву на працягу 50 гадоў замест 20 без рамонту дазваляе пазбегнуць паўторных выдаткаў на матэрыялы і энергію на замену. Прамысловасць, вядома, працуе над альтэрнатывамі, але для некаторых характарыстык прадукцыйнасць мадыфікаваных каменнавугальных пакрыццяў па-ранейшаму з'яўляецца эталонам. Гэта той выпадак, калі ўстойлівае выкарыстанне прадугледжвае строгі кантроль утрымання і прымянення для зніжэння экалагічных рызык пры адначасовым дасягненні чыстай выгады ў даўгавечнасці інфраструктуры.

Праблемы і абмежаванні рэальнага свету

Ні адна дыскусія не бывае сумленнай без перашкод. Асноўным абмежаваннем з'яўляецца экалагічнае рэгуляванне, асабліва ў дачыненні да поліцыклічных араматычных вуглевадародаў (ПАВ). Некаторыя ПАУ канцэрагенныя. Гэта зацяняе ўсе размовы аб выкарыстанні каменнавугальнай смалы. Такім чынам, устойлівае выкарыстанне непарыўна звязана з замкнёнымі сістэмамі, перадавой тэхналогіяй захопу і бяспекай работнікаў. На сучасным заводзе па перагонцы смалы вы не ўбачыце бачных выкідаў мінулых дзесяцігоддзяў. Лятучыя рэчывы ўлоўліваюцца і часта выкарыстоўваюцца ў якасці паліва ў працэсе, замыкаючы энергетычны цыкл. Цяжкія рэшткі смалы становяцца прадуктам. Гэта кантраляваны прамысловы працэс.

Яшчэ адна праблема - эканамічная жыццяздольнасць. Інфраструктура збору, транспарціроўкі і ачысткі каменнавугальнай смалы капіталаёмістая. Калі канчатковыя рынкі (напрыклад, сталі) зніжаюцца, уся сістэма знаходзіцца пад ціскам. Я бачыў, як праекты па выкарыстанні смалы ў заменніках сажы або ў якасці аднаўляльніка ў іншых металургічных працэсах спыняюцца, таму што бізнес-абгрунтаванне знікла, калі цэны на нафту ўпалі. Сапраўдная ўстойлівасць павінна быць эканамічна ўстойлівай, а не толькі тэхнічна магчымай.

Ёсць таксама тэхнічнае абмежаванне: мы не можам бясконца ўдасканальваць або ачышчаць яго. Імкненне да больш каштоўнага выкарыстання часта сутыкаецца з уласцівай складанасцю і зменлівасцю матэрыялу. На кожную гісторыю поспеху ў вугляродным валакне ёсць тузін няўдалых эксперыментаў, якія спрабуюць зрабіць паслядоўны крок папярэдніка з зменнай сыравіны. Тут вопыт мае значэнне. Такі вытворца, як Yaofa, з яго доўгай гісторыяй, хутчэй за ўсё, назапасіў глыбокія эмпірычныя веды аб тым, як паводзіць сябе іх канкрэтная сыравіна, што дазваляе ім стабілізаваць якасць сваёй прадукцыі - гэта не падлягае абмеркаванню неабходная ўмова для любога ўстойлівага прамысловага выкарыстання.

Зазіраючы ў будучыню: інтэграцыя і інавацыі

Будучыня ўстойлівага выкарыстання каменнавугальнай смалы заключаецца ў больш глыбокай інтэграцыі і больш разумнай хіміі. Адной з тэндэнцый з'яўляецца больш цесная сувязь коксавых печаў, вінакурных заводаў і вугляродных заводаў - нават геаграфічна. Мінімізацыя транспарту памяншае агульны след. Іншая - распрацоўка мадыфікаваных вышынь. Змешваючы або злёгку апрацоўваючы каменнавугальны пек з біялагічнымі або сінтэтычнымі смоламі, мы можам наладзіць уласцівасці для канкрэтнага прымянення, патэнцыйна зніжаючы агульны профіль ПАУ. Гэтыя дызайнерскія падшыўкі могуць адкрыць дзверы ў новых кампазітных матэрыялах.

Я таксама назіраю за прасторай вакол, выкарыстоўваючы вуглярод, атрыманы з пеку, для захоўвання энергіі. Актываваны вугаль са смалы для суперкандэнсатараў або ў якасці анодных матэрыялаў у батарэях з'яўляюцца актыўнымі напрамкамі даследаванняў і распрацовак. Высокая чысціня вугляроду і наладжвальная сітаватасць прывабныя. Гэта было б канчатковае перанакіраванне: пабочны прадукт цяжкай прамысловасці стаў кампанентам для тэхналогій чыстай энергіі. Гэта доўгі шлях ад лабараторыі да гігафабрыкі, але прынцып цвёрды.

У канчатковым рахунку, устойлівае выкарыстанне Тар дзёгар не пра тое, каб знайсці адно чароўнае новае прымяненне. Яны аб пастаяннай аптымізацыі сваіх устаноўленых роляў у вугляроднай і вогнетрывалай прамысловасці, робячы гэтыя працэсы больш эфектыўнымі і даўгавечнымі, і строга кантралюючы экалагічныя аспекты. Гэта матэрыял, які патрабуе павагі і вопыту. Яго каштоўнасць даказана даўгавечнасцю вырабаў, якія ён дапамагае ствараць — электрод, які плавіць сталёвы лом для новага хмарачоса, вогнетрывалы матэрыял, які змяшчае расплаўлены метал, пакрыццё, якое абараняе трубаправод. У гэтым кантэксце яго далейшае адказнае выкарыстанне з'яўляецца прагматычнай формай прамысловага сімбіёзу, які ператварае стары пабочны прадукт у найважнейшы фактар ​​для сучасных вытворчых цыклаў.