Os problemas relacionados às emissões de carbono no processo de produção de eletrodos de grafite podem ser resolvidos de forma abrangente por meio de uma combinação de atualizações tecnológicas, otimização de processos e estratégias de gestão de energia, conforme descrito abaixo:
I. Atualizações Tecnológicas: Equipamentos de Alta Eficiência e Substituição por Energia Limpa
1. Iteração da Tecnologia de Forno de Grafitização
Os fornos Acheson tradicionais consomem de 3.200 a 4.800 kWh por tonelada de eletrodos de grafite, com variações significativas de temperatura que levam ao desperdício de energia. A adoção de fornos de grafitização longitudinal (LWG) pode reduzir o tempo de aquecimento para 9 a 15 horas, diminuir o consumo de eletricidade em 20% a 30% e alcançar uma resistividade mais uniforme. Por exemplo, o Projeto de Carbono Xinjiang East Hope reduziu o consumo de energia por tonelada de eletrodos em aproximadamente 300 kWh com a aplicação de fornos LWG, diminuindo indiretamente as emissões de carbono.
2. Substituição de energia limpa
A produção de uma tonelada de eletrodos de grafite consome cerca de 1,7 toneladas de carvão padrão e emite 4,5 toneladas de CO₂. A utilização de energia elétrica limpa (por exemplo, energia solar ou eólica) para alimentar os fornos de grafitização permite a redução direta das emissões. Por exemplo, algumas empresas na Mongólia Interior aumentaram a proporção de energia elétrica limpa para mais de 50% por meio de projetos de integração "fonte-rede-carga-armazenamento", reduzindo as emissões de carbono por tonelada de eletrodos em 40%.
3. Sistemas de Recuperação de Calor Residual
A instalação de caldeiras de recuperação de calor residual nas etapas de calcinação e grafitização permite a recuperação de gases de combustão em alta temperatura (200-800 °C) para gerar vapor para aquecimento ou geração de energia. O Projeto de Carbono Shanxi Taigu Baoguang alcançou uma economia anual de aproximadamente 2.000 toneladas de carvão convencional e reduziu as emissões de CO₂ em 5.200 toneladas por meio da recuperação de calor residual.
II. Otimização de Processos: Redução do Consumo de Matéria-Prima e Energia
1. Pré-processamento de matéria-prima refinada
- Etapa de calcinação: Controlar as propriedades do coque de petróleo (densidade real ≥ 2,07 g/cm³, resistividade ≤ 550 μΩ·m) para minimizar o consumo de energia no processamento subsequente.
- Processo de Impregnação: Aumentar a densidade aparente do produto e reduzir a porosidade através de “tripla impregnação e quádrupla secagem” ou “dupla impregnação e tripla secagem”. Por exemplo, atingir uma taxa de ganho de peso na segunda impregnação de ≥9% pode reduzir os ciclos repetidos de secagem e economizar de 15% a 20% no consumo de energia.
2. Conformação a baixa temperatura e fluxos de processo reduzidos
Adote técnicas de conformação a baixa temperatura (por exemplo, extrusão a 90-120 °C) para reduzir as emissões de voláteis e diminuir as temperaturas de cozimento subsequentes. Simultaneamente, otimize os fluxos de trabalho de produção para encurtar o ciclo desde as matérias-primas até os produtos acabados, minimizando o consumo cumulativo de energia.
3. Reciclagem de Gases Residuais
Os gases de combustão de fornos de cozimento, que contêm componentes combustíveis como CO e H₂, podem ser purificados e reutilizados em sistemas de aquecimento. O Projeto Esperança do Leste de Xinjiang economizou aproximadamente 300.000 m³ de gás natural anualmente e reduziu as emissões de CO₂ em 600 toneladas por meio da tecnologia de reciclagem de gases residuais.
III. Gestão de Energia: Digitalização e Economia Circular
1. Sistemas Inteligentes de Monitoramento de Energia
Implante sensores de IoT para monitorar dados de consumo de energia em tempo real (por exemplo, eletricidade e calor) em todas as etapas de produção, otimizando os parâmetros dos equipamentos por meio de algoritmos de IA. Por exemplo, uma empresa reduziu o tempo ocioso do forno de grafitização em 30% por meio de monitoramento inteligente, economizando aproximadamente 500.000 kWh de eletricidade por ano.
2. Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono (CCUS)
Instalar dispositivos de captura de carbono nas saídas de gases de combustão de fornos de grafitização para comprimir o CO₂ para injeção subterrânea ou uso como matéria-prima química. Apesar dos altos custos atuais (aproximadamente 300-600 RMB/ton de CO₂), a CCUS representa um caminho crítico a longo prazo para a descarbonização profunda.
3. Modelos de Economia Circular
- Descarte Zero de Efluentes: O projeto visa tratar o esgoto doméstico para reutilização na lavagem de gases de combustão ou em paisagismo, implementando também o reaproveitamento em cascata dos efluentes de produção. O Projeto Shanxi Taigu alcançou o descarte zero de efluentes, economizando aproximadamente 100.000 toneladas de água por ano.
- Reciclagem de Resíduos Sólidos: Retornar o pó coletado pelo filtro de mangas (aproximadamente 344 toneladas/ano) e os resíduos da fresagem final (aproximadamente 500 toneladas/ano) para a linha de produção, reduzindo o consumo de matéria-prima e as emissões relacionadas ao tratamento de resíduos.
IV. Sinergia entre Políticas e Mercado: Impulsionando a Transformação da Indústria
1. Fiscalização do cumprimento das normas de emissões ultrabaixas
Adote padrões como oPadrão de Emissão de Poluentes para a Indústria do Alumínio(GB25465-2010), que exige concentrações de material particulado, SO₂ e NOx de ≤10 mg/m³, ≤35 mg/m³ e ≤50 mg/m³, respectivamente, para forçar atualizações tecnológicas.
2. Incentivos do Mercado de Comércio de Carbono
Incluir a produção de eletrodos de grafite no mercado nacional de carbono para criar restrições econômicas por meio da negociação de cotas de carbono. Por exemplo, se uma empresa reduzir as emissões de carbono por tonelada de eletrodos de 4,5 toneladas para 3 toneladas, poderá lucrar com a venda de cotas excedentes, fomentando um ciclo virtuoso de redução de emissões.
3. Certificação de Cadeia de Suprimentos Verde
As siderúrgicas a jusante podem priorizar a compra de eletrodos de grafite de baixo carbono para incentivar os produtores a montante a reduzirem as emissões. Por exemplo, uma usina siderúrgica com forno elétrico a arco exigiu que os fornecedores atingissem emissões de ≤3,5 toneladas de CO₂ por tonelada de eletrodos, impondo um acréscimo de 10% no preço em caso de descumprimento.
Data da publicação: 12 de agosto de 2025