Mengapa Aluminium Primer Merupakan Produk Intensif Energi
Aluminium diproduksi dengan melarutkan alumina dalam lelehan fluorida dan mengalirkan arus searah melaluinya, yang mereduksi oksida menjadi logam pada suhu sekitar 960 C. Proses ini memerlukan sekitar 1,92 ton alumina dan 0,40-0,45 ton anoda karbon per ton logam, dan memakan listrik terus menerus, karena potline tidak dapat didaur ulang secara ekonomis. Kombinasi beban elektrokimia yang terus menerus dan keseimbangan panas yang besar adalah alasan mengapa aluminium primer diperlakukan sebagai salah satu konsumen energi patokan dalam industri berat, skala per unit outputnya sebanding dengan semen dan baja. Konsekuensinya bagi pembeli adalah harga logam yang dihasilkan dan karbon yang terkandung di dalamnya mengikuti biaya dan campuran bahan bakar listrik tersebut.
Tolok Ukur Energi dan Emisi per Ton
Angka-angka di bawah ini adalah nilai operasi industri pada umumnya per ton aluminium primer. Hasil sebenarnya bervariasi menurut teknologi yang dihasilkan, arus listrik sel, kualitas alumina, dan usia potline, dan batas intensitas energi untuk tujuan peraturan ditentukan dalam standar seperti GB 21346 untuk konsumsi energi produk satuan dan GB/T 1196 untuk logam itu sendiri.
| Parameter | Nilai tipikal per ton aluminium | Catatan |
|---|---|---|
| Konsumsi alumina | 1,90-1,95 ton | Ditetapkan oleh stoikiometri, ditambah penanganan kerugian |
| Konsumsi anoda karbon | 0,40-0,45 ton | Meningkat dengan hilangnya kualitas anoda dan pembakaran udara |
| listrik DC | 12.500-13.000 kWh | Tergantung pada efisiensi arus dan tegangan sel |
| Listrik AC di potline | 13.000-13.500 kWh | Termasuk penyearah dan rugi-rugi tambahan |
| Proses langsung CO2 | sekitar 1,5 ton | Dari oksidasi karbon anoda |
| Total jejak, tenaga listrik berbasis batu bara | setara dengan 11 ton CO2 | Didominasi oleh pembangkit listrik |
Dua kesimpulan segera menyusul. Emisi tidak langsung dari pembangkit listrik beberapa kali lebih besar dibandingkan emisi proses langsung, sehingga sumber listrik lebih penting dibandingkan optimalisasi potline apa pun. Dan anoda dikonsumsi sebagai bagian dari bahan kimia, bukan hanya sebagai bahan bakar, sehingga konsumsi karbon tidak dapat dikurangi di bawah persyaratan stoikiometri tanpa mengubah proses itu sendiri.
Kemana Listrik Dialirkan
Sekitar 40-45% dari anggaran tegangan sel merupakan energi teoritis dari reaksi, dan sisanya dihabiskan untuk mengatasi hambatan ohmik di anoda, bak, lapisan katoda dan busbar, ditambah kehilangan panas yang harus dipertahankan untuk menjaga agar bak tetap cair. Efisiensi arus pada saluran pot modern biasanya berkisar antara 93-95%, sehingga beberapa persen arus hilang akibat reaksi balik antara logam terlarut dan rendaman. Oleh karena itu, pengungkit praktisnya adalah pengurangan tegangan sel melalui peningkatan pengumpanan alumina dan kontrol kimia rendaman, sel yang lebih besar dengan kehilangan panas spesifik yang lebih rendah, desain anoda dan katoda berlubang yang meningkatkan distribusi arus, dan desain busbar yang ditingkatkan. Sistem kontrol proses yang menstabilkan suhu wadah dan konsentrasi alumina memberikan sebagian penghematan tanpa pengeluaran modal.
Power Mix dan Jalur Rendah Karbon
Profil emisi sebuah pabrik peleburan pada dasarnya adalah pernyataan mengenai pasokan listriknya. Pabrik peleburan yang menggunakan pembangkit listrik tenaga batu bara mempunyai dampak yang paling besar, sedangkan pabrik peleburan yang dipasok oleh pembangkit listrik tenaga air, angin atau surya dengan kelas teknologi yang sama dapat mengurangi total emisi dalam jumlah besar. Dua rute lainnya penting. Aluminium sekunder yang dihasilkan dari bahan bekas hanya memerlukan sebagian kecil dari energi primer, sehingga kandungan daur ulang merupakan pengurangan karbon yang paling cepat tersedia dalam produk yang dihasilkan. Penelitian tentang teknologi anoda inert, yang akan menggantikan anoda karbon dengan bahan yang mengeluarkan oksigen dan bukan karbon dioksida, bertujuan untuk menghilangkan seluruh emisi proses langsung, namun penerapan skala industri belum tersedia dan rute tersebut masih menjadi subjek program percontohan.
Apa Artinya Bagi Pembeli Aluminium
Keputusan pembelian semakin banyak membawa data karbon dan data mekanis. Langkah-langkah praktisnya adalah dengan meminta jejak karbon produk dari lot yang dikirim, membedakan antara konten daur ulang, yang mengacu pada bahan masukan, dan jejak sebenarnya dari produk jadi, dan memeriksa apakah pabrik peleburan tersebut bersertifikat untuk metode akuntansi yang digunakan. Metode penghitungan untuk deklarasi tersebut mengikuti standar yang diakui seperti ISO 14064-1 dan pedoman penghitungan gas rumah kaca industri nasional, dan batasan cakupan angka yang dipublikasikan harus selalu dibandingkan sebelum dua kutipan dianggap setara. Di sisi teknis, menentukan paduan paling ringan dan temper yang memenuhi kasus muatan, dan merancang rakitan paduan tunggal yang dapat didaur ulang, merupakan cara paling langsung bagi produsen untuk mengurangi kandungan karbon pada produknya sendiri.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Q:Berapa banyak listrik yang dibutuhkan oleh satu ton aluminium primer?
A: Biasanya 13,000-13,500 kWh arus bolak-balik pada potline, dimana 12,500-13,000 kWh adalah energi arus searah yang diperlukan untuk reaksi elektrokimia dan sisanya mencakup kerugian penyearah dan tambahan.
Q:Mengapa jejak karbon pada aluminium primer sebagian besar bersifat tidak langsung?
A: Karena listrik yang dikonsumsi beberapa kali lebih besar dibandingkan emisi proses langsung dari oksidasi karbon anoda. Pabrik peleburan batu bara menghasilkan jejak sebesar 11 ton setara CO2 per ton logam, sedangkan pabrik peleburan serupa yang menggunakan pembangkit listrik tenaga air jauh lebih rendah.
Q:Apakah aluminium daur ulang benar-benar menghemat energi?
J: Ya. Peleburan kembali skrap menggunakan sekitar 5% energi yang dibutuhkan untuk memproduksi logam primer dari bijih, itulah sebabnya kandungan daur ulang merupakan cara paling efektif yang tersedia untuk menurunkan kandungan karbon pada produk aluminium.
Q:Bisakah konsumsi anoda dikurangi?
A: Hanya dalam batas tertentu. Karbon dikonsumsi sebagai reaktan, sehingga sekitar 0,40-0,45 ton per ton logam bersifat intrinsik dalam proses tersebut; perbaikan datang dari kualitas anoda yang lebih baik, pengurangan pembakaran udara dan frekuensi efek anoda yang lebih rendah dibandingkan dengan pemotongan bahan kimia.
Q:Apa yang dimaksud dengan efisiensi saat ini dan mengapa hal itu penting?
J: Ini adalah bagian dari arus yang diterapkan yang benar-benar menghasilkan logam, biasanya 93-95%. Setiap poin persentase yang hilang adalah listrik yang dikonsumsi tanpa keluaran, itulah sebabnya bahan kimia rendaman dan pengendalian pemberian alumina diperlakukan sebagai item biaya langsung.
Q:Bagaimana seharusnya pembeli membandingkan deklarasi karbon dari dua pemasok?
J: Dengan memeriksa ruang lingkup, standar akuntansi yang digunakan, bauran kekuatan yang dikaitkan dengan logam tersebut dan apakah angka tersebut mencakup pabrik peleburan saja atau seluruh rantai produksi. Angka-angka tersebut hanya dapat dibandingkan jika batasan dan model kelistrikannya sama.