Nhựa than đá đã điều chế: xu hướng công nghệ và sinh thái? 

Bạn nghe thấy nhựa than đá đã được chế biến sẵn và hầu hết mọi người bên ngoài lĩnh vực này vẫn hình dung ra một số hoạt động sản xuất sản phẩm phụ bẩn thỉu, kiểu cũ. Đó là quan niệm sai lầm đầu tiên. Nó không chỉ là thu thập những gì thoát ra khỏi lò than cốc nữa. Phần đã chuẩn bị chính là nơi diễn ra trò chơi thực sự — đó là việc điều chỉnh thứ chết tiệt đó ngay từ đầu, điều chỉnh đường cong chưng cất và thành phần để phù hợp với các nhu cầu cụ thể ở hạ nguồn, chứ không chỉ bán một mặt hàng số lượng lớn chung chung. Áp lực không chỉ là kỹ thuật; đó là sự thúc đẩy liên tục giữa việc có được các thông số hiệu suất phù hợp cho những thứ như điện cực công suất cực cao và việc không bị ảnh hưởng bởi chi phí tuân thủ môi trường. Đó là một hành động cân bằng đã định hình lại toàn bộ chuỗi cung ứng.

Phần đã chuẩn bị không chỉ là một nhãn hiệu

Khi chúng ta nói về Chuẩn bị than đá hôm nay chúng ta thực sự đang nói về đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu thô. Một thập kỷ trước, một hợp đồng có thể chỉ xác định độ nhớt và mật độ. Bây giờ là về hàm lượng QI (Quinoline không hòa tan), giá trị nhựa beta và cửa sổ điểm làm mềm. Sự khác biệt giữa hắc ín phù hợp cho sản xuất than cốc kim so với hắc ín cacbon là rất lớn và nó bắt đầu từ cách bạn xử lý hắc ín thô từ khí lò luyện cốc. Nếu bạn không quản lý nhiệt độ ngưng tụ và thu thập ban đầu một cách hợp lý, bạn sẽ khóa QI sơ cấp cao, đây sẽ là cơn ác mộng cần xử lý sau này đối với các mục đích sử dụng cao cấp. Tôi đã thấy các nhà máy nơi họ chỉ chạy mọi thứ ở nhiệt độ nóng để giữ cho đường dây được thông suốt, nhưng điều đó gây ra vấn đề cho mọi khách hàng ở dây chuyền cần vật liệu QI thấp cho than chì cao cấp.

Có một sắc thái kỹ thuật ở đây bị bỏ qua. Sự chuyển đổi sang sản xuất thép bằng lò hồ quang điện đã thúc đẩy nhu cầu về điện cực than chì UHP (Công suất cực cao), do đó cần than cốc hình kim chất lượng cao. Tiền thân quan trọng của loại cocacola đó? Một loại cụ thể của Chuẩn bị than đá với cấu trúc thơm đặc biệt và hồ sơ tạp chất. Chỉ có nhựa đường thôi là chưa đủ; bạn cần đúng tar. Điều này buộc các nhà sản xuất phải hội nhập ngược lại, hoặc ít nhất là hợp tác chặt chẽ hơn nhiều với các nhà máy luyện cốc. Nó không còn là mối quan hệ mua bán đơn giản nữa. Một số trình phát tích hợp hơn, như Công ty TNHH Hà Bắc Yaofa Carbon, Ltd., tận dụng kinh nghiệm sản xuất lâu năm của mình để kiểm soát chuỗi này. Bằng kiến ​​thức sâu rộng về vật liệu carbon trên các điện cực và chất phụ gia, họ có thể xác định các đặc tính nhựa đường cần thiết từ nguồn, đây là một lợi thế rất lớn. Bạn có thể thấy cách tiếp cận này được phản ánh trong danh mục đầu tư của họ tại https://www.yaofatansu.com – không chỉ là bán nhựa đường hoặc điện cực mà còn là hiểu rõ dòng nguyên liệu từ nơi này sang nơi khác.

Chúng tôi đã thử một dự án một lần, tìm nguồn cung cấp hắc ín chung từ nhiều cốc nhỏ để pha trộn tạo thành một hỗn hợp được cho là đã chuẩn bị sẵn. Đó là một ý tưởng tiết kiệm chi phí. Thất bại thảm hại. Sự không nhất quán trong nguyên liệu thô—hàm lượng amoniac, nước, hạt khác nhau—làm cho việc tạo ra một sản phẩm ổn định, sẵn sàng với thông số kỹ thuật là không thể. Cơ sở pha trộn đã trở thành cơn ác mộng về hóa học và sản lượng than cốc từ nó là không thể đoán trước được. Thất bại thực tế đó đã dẫn đến điểm mấu chốt: tính nhất quán bắt đầu ngay từ thời điểm thu thập đầu tiên. Bạn không thể khắc phục vấn đề hắc ín thô thông qua quá trình chuẩn bị tiếp theo; bạn chỉ có thể giảm thiểu một số vấn đề với chi phí cao.

Những bước nhảy vọt về công nghệ không phải là nơi bạn mong đợi

Hầu hết các tiêu đề về R&D đều đề cập đến các ứng dụng carbon hào nhoáng, nhưng những tiến bộ thực sự và táo bạo trong Than TAR công nghệ đã được tách và thanh lọc. Quá trình chưng cất phân đoạn tiên tiến với khả năng kiểm soát hồi lưu chính xác giờ đây đã trở thành vấn đề quan trọng. Điều thú vị là ở kỹ thuật chiết dung môi để tách ra các thành phần cụ thể có giá trị cao như carbazole hoặc dầu anthracene trước khi sản xuất hắc ín chính và trong công nghệ khử tro. Máy ly tâm đã trở nên tốt hơn, nhưng đối với vật liệu có hàm lượng tro thực sự thấp cần thiết cho tiền chất cực dương của pin lithium-ion, các bước xử lý bằng hóa chất hoặc nhiệt đang được thực hiện chặt chẽ. Chắc chắn là nó đang thêm vốn đầu tư.

Sau đó là mặt dữ liệu. Điều khiển quy trình đã chuyển từ PLC cơ bản sang các hệ thống sử dụng phép đo độ nhớt và hằng số điện môi theo thời gian thực để điều chỉnh các thông số cột. Nghe có vẻ nhỏ nhặt, nhưng việc đạt điểm mềm 108°C ± 2°C một cách nhất quán, hết mẻ này đến mẻ khác, là điều cho phép nhà sản xuất điện cực than chì vận hành lò nướng của họ một cách hiệu quả. Sự thay đổi thậm chí 5 độ có thể gây rối loạn chu trình nướng và mật độ điện cực cuối cùng. Vì vậy, công nghệ thường là quá trình làm cứng tăng dần, không hấp dẫn này. Đó không phải là về phát minh, mà là về tính nhất quán không ngừng, điều này khó hơn bạn tưởng khi nguyên liệu thô của bạn vốn có thể thay đổi.

Một vấn đề cụ thể mà chúng tôi gặp phải là việc quản lý naphthalene ở các phân đoạn nhẹ hơn. Trong một số điều kiện thị trường, việc thu hồi và bán naphthalene có lãi. Ở những người khác, đó là một chi phí. Xu hướng công nghệ ở đây là tính linh hoạt: thiết kế hệ thống chưng cất ban đầu để thu hồi lượng naphtalen đã cắt hoặc để nó ở lại trong phần dầu để xử lý tiếp theo, tất cả đều dựa trên kinh tế thời gian thực. Nó đòi hỏi một thiết kế cột phức tạp hơn và sự thay đổi tư duy từ chạy một quy trình cố định sang chạy một quy trình thích ứng. Không phải tất cả các nhà máy cũ đều có thể làm được điều này, điều này tạo ra sự chia rẽ trên thị trường.

Áp suất sinh thái đang định hình lại bản đồ

Hãy thẳng thắn: câu chuyện về môi trường xung quanh nhựa than đá là một thách thức. Xu hướng này không chỉ là bổ sung thêm máy lọc hoặc nhà máy xử lý nước thải—mặc dù đó là một trung tâm chi phí rất lớn. Đó là về toàn bộ vòng đời đang được xem xét kỹ lưỡng. VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) từ bể chứa, PAH (hydrocacbon thơm đa vòng) trong không khí tại nơi làm việc và phần còn lại cuối cùng của cặn hắc ín đều là các điểm bốc cháy theo quy định. Ở châu Âu và Bắc Mỹ, điều này đã dẫn đến việc đóng cửa nhà máy hoặc yêu cầu tái đầu tư lớn. Theo một cách nào đó, xu hướng này đã làm thay đổi về mặt địa lý một số hoạt động sản xuất quan trọng Vật liệu carbon đến các khu vực có cơ sở vật chất hiện đại, tích hợp đã được xây dựng hoặc trang bị thêm với các biện pháp kiểm soát này ngay từ đầu.

Điều này tạo ra một nghịch lý. Kiểm soát môi trường chặt chẽ hơn làm cho sản phẩm đắt hơn, nhưng chúng cũng có khả năng tạo ra giá cao hơn cho sản phẩm xanh hơn hoặc dễ truy xuất nguồn gốc hơn. Chuẩn bị than đá. Một số người mua điện cực hiện đang yêu cầu tài liệu về tác động môi trường của nhựa kết dính mà họ đang sử dụng. Đây chưa phải là nhu cầu chủ đạo nhưng nó đang dần xuất hiện. Đây là nơi một nhà sản xuất có quy mô và cơ sở hạ tầng hiện đại có thể biến chi phí tuân thủ thành lợi thế thị trường. Một công ty như Hebei Yaofa Carbon, với tư cách là một nhà sản xuất lớn đã hoạt động được hàng thập kỷ, có thể sẽ phải đối mặt trực tiếp với những áp lực này. Khả năng đầu tư vào các hệ thống khép kín, thu hồi khói tiên tiến và xử lý chất thải thích hợp không chỉ là thông lệ tốt; nó đang trở thành giấy phép hoạt động và là điểm khác biệt tiềm năng cho những khách hàng đang chịu áp lực của nhà đầu tư ESG (Môi trường, Xã hội và Quản trị).

Tôi nhớ lại một dự án trang bị thêm cho một thiết bị chưng cất hắc ín trong đó yếu tố chi phí lớn nhất không phải là cột mới hay bộ trao đổi nhiệt—mà là hệ thống thu hồi hơi và chất oxy hóa nhiệt để khí thải đáp ứng các quy định mới về chất lượng không khí. Nó tăng gấp đôi vốn đầu tư dự kiến. Phương án kinh doanh này chỉ thành công vì chúng tôi có thể đồng thời tăng năng suất và chất lượng để phục vụ thị trường điện cực cao cấp. Nếu không có ổ cắm cao cấp đó, nhà máy sẽ bị mắc kẹt. Vì vậy, xu hướng sinh thái đang trực tiếp buộc phải nâng cấp công nghệ, nhưng chỉ khi tính kinh tế của sản phẩm có giá trị cao cuối cùng có thể hỗ trợ nó.

Thị trường đang phân mảnh, không biến mất

Một quan điểm phổ biến bên ngoài cho rằng nhựa than đá là một ngành công nghiệp đang hoàng hôn. Điều đó sai. Nó đang bị phân mảnh. Vật liệu thông thường, có thông số kỹ thuật thấp dùng làm chất kết dính hoặc nhiên liệu đơn giản thực sự chịu áp lực và bị co lại. Nhưng thông số kỹ thuật cao, được thiết kế chính xác Chuẩn bị than đá cho các sản phẩm carbon tiên tiến đang phát triển. Động lực thúc đẩy nhu cầu là xu hướng lớn điện khí hóa: sản xuất thép EAF (điện cực than chì) và pin lithium-ion (than cốc cực dương). Cả hai đều cần carbon cao cấp, cần tiền chất cao cấp.

Sự phân mảnh này có nghĩa là các nhà cung cấp phải chọn một làn đường. Bạn là nhà vận hành số lượng lớn chi phí thấp hay nhà sản xuất hóa chất đặc biệt? Tầng giữa đang bị siết chặt. Tuyến đường đặc biệt đòi hỏi dịch vụ kỹ thuật sâu sắc. Nó không chỉ là cung cấp một chiếc tàu chở dầu; đó là làm việc với bộ phận R&D của khách hàng về cách hoạt động của cao độ trong thiết kế lò mới hoặc công thức cực dương mới của họ. Đây là nơi kinh nghiệm quan trọng. Nhà cung cấp chỉ sản xuất nhựa đường có thể không hiểu được hành vi của nó trong chu trình nướng bánh của khách hàng. Một nhà sản xuất carbon tích hợp theo chiều dọc sẽ làm được. Đó là giá trị tiềm ẩn trong hồ sơ công ty như của Hebei Yaofa—hơn 20 năm sản xuất cả phụ gia carbon và điện cực than chì có nghĩa là họ đã nhìn thấy hành vi của vật liệu của mình từ cả nhà cung cấp và người dùng cuối. Vòng phản hồi đó là vô giá cho việc phát triển sản phẩm.

Chúng tôi cũng đang thấy nhiều thỏa thuận hợp tác dài hạn hơn thay vì mua hàng giao ngay. Một nhà sản xuất điện cực than chì không muốn đánh cược vào chất lượng của lớp kết dính thay đổi hàng tháng. Họ cần một đối tác có thể đảm bảo tính nhất quán và cùng nhau phát triển. Điều này khóa chặt chuỗi cung ứng và làm tăng rào cản gia nhập. Sự cạnh tranh mới không phải là một nhà chưng cất nhựa đường khác; đó là những vật liệu thay thế như hắc ín dầu mỏ, hoặc thậm chí là những thay đổi căn bản như sản xuất thép không chứa carbon trong thời gian rất dài. Tuy nhiên, hiện tại, hiệu suất và cơ cấu chi phí của carbon làm từ than đá khó có thể vượt qua đối với các ứng dụng cốt lõi của nó.

Nhìn về phía trước: Những câu hỏi thực sự

Vậy điều này sẽ dẫn chúng ta đến đâu? Tương lai của Chuẩn bị than đá xoay quanh một số câu hỏi thực tế. Liệu ngành công nghiệp này có thể tiếp tục cải thiện năng suất và chất lượng từ một nguyên liệu thô (than) có thể thay đổi không? Liệu chi phí môi trường có thể được quản lý mà không cần định giá sản phẩm cuối cùng trên thị trường? Và liệu vật liệu này có thể giữ được lợi thế kỹ thuật so với các lựa chọn thay thế dựa trên dầu mỏ, đặc biệt nếu giá dầu biến động?

Xu hướng công nghệ có thể sẽ tập trung vào phân tích dự đoán—sử dụng dữ liệu nguyên liệu để lập mô hình kết quả chưng cất trước khi chạy mẻ—và thậm chí còn phân tách phân tử mịn hơn để thu được giá trị tối đa từ mỗi phân đoạn. Các xu hướng sinh thái sẽ thúc đẩy việc tính toán cân bằng khối lượng hoàn toàn và có lẽ là tích hợp thu giữ carbon tại các nhà máy luyện cốc, điều này sẽ là yếu tố thay đổi cuộc chơi về dấu chân trong vòng đời.

Cuối cùng, đó là một ngành công nghiệp đang lột bỏ lớp vỏ hàng hóa của mình. Thuật ngữ Chuẩn bị than đá đang phát triển từ một vật liệu được xử lý đơn giản thành một thành phần được chỉ định, có hiệu suất quan trọng trong chuỗi cung ứng công nghệ cao. Sự liên quan của nó giờ đây gắn trực tiếp với chất lượng và sự đổi mới trong sản phẩm carbon cuối cùng, cho dù đó là một điện cực lớn cung cấp năng lượng cho một nhà máy thép hay một cực dương nhỏ trong pin EV. Nó ít nói về việc đào than mà nói nhiều hơn về các phân tử kỹ thuật. Những người chơi hiểu được sự thay đổi đó, những người có kinh nghiệm thực tế trong toàn chuỗi, là những người sẽ xác định xu hướng chứ không chỉ chạy theo chúng.