इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस की कम समय में और कम कार्बन उत्सर्जन वाली धातु गलाने की प्रक्रिया में ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक की क्या महत्वपूर्ण भूमिका होती है?

इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) की लघु प्रक्रिया और कम कार्बन इस्पात निर्माण में ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक की प्रमुख भूमिकाएँ और विश्लेषण

I. ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के लिए मुख्य कच्चा माल, जो ईएएफ लघु प्रक्रिया के कुशल संचालन में सहायक है

1. कच्चे माल की विशेषताएं और प्रक्रिया अनुकूलता: ग्रेफाइटीकृत पेट्रोलियम कोक एक ऐसा उत्पाद है जो पेट्रोलियम कोक को 2,500°C से अधिक तापमान पर ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया से गुजारकर प्राप्त किया जाता है, जिससे इसकी क्रिस्टलीय संरचना अनाकार अवस्था से एक उच्च स्तरीय ग्रेफाइट रूप में परिवर्तित हो जाती है। इसमें उच्च विद्युत चालकता, उच्च तापीय चालकता, अत्यधिक ताप प्रतिरोध (3,000°C से अधिक तापमान सहन करने की क्षमता) और रासायनिक स्थिरता पाई जाती है। ये गुण इसे ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन के लिए एक आदर्श कच्चा माल बनाते हैं, जो ईएएफ इस्पात निर्माण में मुख्य चालक घटक होते हैं।

2. लघु प्रक्रिया इस्पात निर्माण में दक्षता सुधार: ईएएफ लघु प्रक्रिया में मुख्य रूप से स्क्रैप स्टील का उपयोग फीडस्टॉक के रूप में किया जाता है, इसे सीधे पिघलाया जाता है और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पन्न विद्युत चापों के माध्यम से अशुद्धियों का ऑक्सीकरण किया जाता है। पारंपरिक ब्लास्ट फर्नेस-बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (बीएफ-बीओएफ) लंबी प्रक्रिया (जिसमें लौह अयस्क और कोकिंग कोयले की आवश्यकता होती है) की तुलना में, ईएएफ लघु प्रक्रिया लौह निर्माण चरण को समाप्त कर देती है, जिससे प्रक्रिया की अवधि 60% से अधिक कम हो जाती है, ऊर्जा खपत लगभग 60% कम हो जाती है और CO₂ उत्सर्जन लगभग 80% कम हो जाता है। इस प्रक्रिया में ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक-आधारित उच्च-प्रदर्शन ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

• उच्च विद्युत चालकता: विद्युत ऊर्जा की हानि को कम करती है, आर्क की तापीय दक्षता को बढ़ाती है और गलाने के चक्रों को छोटा करती है (उदाहरण के लिए, क्वांटम ईएएफ पारंपरिक विधियों की तुलना में गलाने के समय को 50% तक कम कर देते हैं)।
• ऊष्मा प्रतिरोध: ईएएफ के अंदर अत्यधिक तापमान को सहन करता है, जिससे इलेक्ट्रोड की खपत कम हो जाती है (उदाहरण के लिए, इको-ईएएफ पारंपरिक भट्टियों की तुलना में इलेक्ट्रोड की खपत में 57.5% की कटौती करते हैं)।
• रासायनिक स्थिरता: इलेक्ट्रोड और पिघले हुए स्टील या स्लैग के बीच प्रतिक्रियाओं को रोकता है, जिससे स्टील की शुद्धता सुनिश्चित होती है।

II. कम कार्बन वाले इस्पात उत्पादन को बढ़ावा देना: कच्चे माल से प्रक्रियाओं तक हरित परिवर्तन

1. कार्बन उत्सर्जन कम करने के लिए जीवाश्म ईंधनों का प्रतिस्थापन: पारंपरिक लंबी प्रक्रिया ईंधन और अपचायक के रूप में कोयले पर अत्यधिक निर्भर करती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च कार्बन तीव्रता होती है। इसके विपरीत, ईएएफ की छोटी प्रक्रिया ऊर्जा स्रोत के रूप में स्क्रैप स्टील और बिजली का उपयोग करती है, जिससे ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक से प्राप्त ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के माध्यम से "कोयले से बिजली" का प्रतिस्थापन प्राप्त होता है। यदि नवीकरणीय ऊर्जा (जैसे सौर या पवन) से संचालित किया जाए, तो लगभग शून्य कार्बन उत्सर्जन संभव हो जाता है। उदाहरण के लिए, इको-ईएएफ कम कार्बन वाले कच्चे माल को गलाने के लिए हरित ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिससे "गैर-कार्बन-संलग्न" प्रौद्योगिकियों और लगभग शून्य CO₂ उत्सर्जन के साथ स्टील बिलेट्स का उत्पादन होता है।

2. अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति और ऊर्जा दक्षता अनुकूलन: ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक की उच्च तापीय चालकता ईएएफ में अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों के कार्यान्वयन में सहायक होती है। उच्च तापमान वाली धूलयुक्त फ्लू गैसें (जो इनपुट ऊर्जा का 11-20% तक ले जाती हैं) स्क्रैप को पहले से गर्म करने या बिजली उत्पादन के लिए ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड या समर्पित हीट एक्सचेंजर के माध्यम से ऊष्मा पुनर्प्राप्त कर सकती हैं, जिससे ऊर्जा खपत में उल्लेखनीय कमी आती है। उदाहरण के लिए, स्क्रैप को पहले से गर्म करने की तकनीक स्क्रैप के तापमान को परिवेशी तापमान से बढ़ाकर 600°C से अधिक कर देती है, जिससे गलाने के चक्र 15-20% तक कम हो जाते हैं और प्रति टन स्टील की बिजली खपत में 36.95-40.22% की कमी आती है।

3. स्क्रैप स्टील संसाधनों के चक्रीय उपयोग को बढ़ावा देना: ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक द्वारा संचालित ईएएफ लघु प्रक्रिया, इस्पात उद्योग को एक रेखीय "संसाधन-उत्पाद-अपशिष्ट" मॉडल से एक चक्रीय "संसाधन-उत्पाद-पुनर्चक्रित संसाधन" ढांचे की ओर ले जाती है। 2024 तक, अग्रणी कंपनियों ने अति-पतले, अति-उच्च-शक्ति वाले ऑटोमोटिव हॉट-स्टैम्पिंग स्टील का बड़े पैमाने पर उत्पादन हासिल कर लिया है, जो हल्केपन की मांगों को पूरा करते हुए "ग्रीन स्टील" के लागत और पर्यावरणीय लाभों को संतुलित करता है।

III. तकनीकी उन्नयन और बाजार के रुझान: ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक का "अप्रत्यक्ष" मूल्य चमक रहा है

1. उच्च-प्रदर्शन उत्पादों की बढ़ती मांग: ईएएफ की क्षमता बढ़ने (जैसे, 400 टन से अधिक की भट्टियां) और गलाने की तकनीकों में प्रगति (जैसे, क्वांटम ईएएफ, इको-ईएएफ) के साथ, उच्च-गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की मांग बढ़ रही है। ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक, एक महत्वपूर्ण कच्चे माल के रूप में, शुद्धता (राख की मात्रा <0.5%), कई संसेचन (3-4 चक्र) और अति-उच्च तापमान ग्रेफाइटीकरण (प्रतिरोधकता <4 μΩ·m) को लेकर कड़ी प्रतिस्पर्धा का सामना कर रहा है।

2. चीन के "दोहरे कार्बन" लक्ष्यों के तहत, ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक उत्पादक हरित ऊर्जा उत्पादन और कार्बन व्यापार के माध्यम से कार्बन फुटप्रिंट कम कर रहे हैं, जिससे उन्हें "हरित प्रीमियम" मिल रहा है और वे अंतरराष्ट्रीय उच्च-स्तरीय ग्राहकों को आकर्षित कर रहे हैं। अग्रणी कंपनियां आपूर्ति श्रृंखलाओं को स्थिर करने और लागत कम करने के लिए "कोक कच्चे माल-ग्रेफाइटाइजेशन-एनोड सामग्री" तक फैले एकीकृत औद्योगिक चक्रों का निर्माण कर रही हैं।

3. नीति और बाजार-संचालित विकास: चीन के इस्पात उद्योग के उच्च गुणवत्ता विकास को बढ़ावा देने संबंधी दिशानिर्देशों जैसी नीतियां स्पष्ट रूप से ईएएफ को अपनाने को प्रोत्साहित करती हैं, और 2025 तक ईएएफ इस्पात निर्माण अनुपात में उल्लेखनीय वृद्धि होने का अनुमान है। ईएएफ के लिए एक प्रमुख कच्चे माल के रूप में, ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक के बाजार में निरंतर वृद्धि होगी, जिससे उद्योग उच्च प्रदर्शन और कम उत्सर्जन की ओर अग्रसर होगा।