كيف يمكن حل مشكلة انبعاثات الكربون في عملية إنتاج أقطاب الجرافيت؟

يمكن معالجة مشكلات انبعاثات الكربون في عملية إنتاج أقطاب الجرافيت بشكل شامل من خلال مزيج من التحديثات التكنولوجية وتحسين العمليات واستراتيجيات إدارة الطاقة، كما هو موضح أدناه:

أولاً: التحديثات التكنولوجية: المعدات عالية الكفاءة واستبدال الطاقة النظيفة

1. تكرار تقنية فرن التغرافيت
تستهلك أفران أتشيسون التقليدية ما بين 3200 و4800 كيلوواط ساعة لكل طن من أقطاب الجرافيت، مع تباينات كبيرة في درجات الحرارة تؤدي إلى هدر الطاقة. يُمكن لأفران الجرافيت الطولي (LWG) تقليص وقت التسخين إلى ما بين 9 و15 ساعة، وخفض استهلاك الكهرباء بنسبة تتراوح بين 20% و30%، وتحقيق مقاومة كهربائية أكثر تجانسًا. على سبيل المثال، خفّض مشروع شينجيانغ إيست هوب للكربون استهلاك الطاقة لكل طن من الأقطاب بحوالي 300 كيلوواط ساعة من خلال استخدام أفران الجرافيت الطولي، مما ساهم بشكل غير مباشر في خفض انبعاثات الكربون.

2. استبدال الطاقة النظيفة
يستهلك إنتاج طن واحد من أقطاب الجرافيت حوالي 1.7 طن من الفحم القياسي، وينتج عنه 4.5 طن من ثاني أكسيد الكربون. ويتيح استخدام الطاقة النظيفة (مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح) لتشغيل أفران الجرافيت خفضًا مباشرًا للانبعاثات. فعلى سبيل المثال، رفعت بعض الشركات في منغوليا الداخلية نسبة الطاقة النظيفة إلى أكثر من 50% من خلال مشاريع تكامل "المصدر - الشبكة - الحمل - التخزين"، مما أدى إلى خفض انبعاثات الكربون لكل طن من الأقطاب بنسبة 40%.

3. أنظمة استعادة الحرارة المهدرة
يُساهم تركيب غلايات استعادة الحرارة المهدرة في مراحل الخبز والتفحيم في استعادة غازات المداخن ذات درجة الحرارة العالية (200-800 درجة مئوية) لتوليد البخار اللازم للتدفئة أو توليد الطاقة. وقد حقق مشروع شانشي تايغو باوغوانغ للكربون وفورات سنوية تُقدر بنحو 2000 طن من الفحم القياسي، وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 5200 طن من خلال استعادة الحرارة المهدرة.

ثانيًا: تحسين العمليات: تقليل استهلاك المواد الخام والطاقة

1. المعالجة المسبقة للمواد الخام المكررة

• مرحلة التكليس: التحكم في خصائص فحم الكوك البترولي (الكثافة الحقيقية ≥ 2.07 جم/سم³، المقاومة ≤ 550 ميكرو أوم·م) لتقليل استهلاك الطاقة في المعالجة اللاحقة.
• عملية التشريب: تعزيز كثافة المنتج وتقليل المسامية من خلال "التشريب الثلاثي والخبز الرباعي" أو "التشريب المزدوج والخبز الثلاثي". على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تحقيق معدل زيادة وزن التشريب الثانوي بنسبة ≥9% إلى تقليل دورات الخبز المتكررة وتوفير 15%-20% من استهلاك الطاقة.

2. التشكيل بدرجة حرارة منخفضة وتقصير تدفقات العمليات
اعتمد تقنيات التشكيل في درجات حرارة منخفضة (مثل البثق عند 90-120 درجة مئوية) لتقليل الانبعاثات المتطايرة وخفض درجات حرارة الخبز اللاحقة. في الوقت نفسه، حسّن عمليات الإنتاج لتقصير دورة الإنتاج من المواد الخام إلى المنتجات النهائية، مما يقلل من استهلاك الطاقة التراكمي.

3. إعادة تدوير غازات النفايات
يمكن تنقية غازات المداخن الناتجة عن أفران الخبز، والتي تحتوي على مكونات قابلة للاحتراق مثل أول أكسيد الكربون والهيدروجين، وإعادة استخدامها في أنظمة التدفئة. وقد وفّر مشروع شينجيانغ إيست هوب ما يقارب 300 ألف متر مكعب من الغاز الطبيعي سنوياً، وخفّض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 600 طن، وذلك بفضل تقنية إعادة تدوير غازات النفايات.

ثالثًا: إدارة الطاقة: الرقمنة والاقتصاد الدائري

1. أنظمة مراقبة الطاقة الذكية
استخدم أجهزة استشعار إنترنت الأشياء لمراقبة بيانات استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي (مثل الكهرباء والحرارة) عبر مراحل الإنتاج، مع تحسين معايير المعدات باستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال، تمكنت إحدى الشركات من تقليل وقت توقف فرن الجرافيت بنسبة 30% من خلال المراقبة الذكية، مما وفر حوالي 500,000 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويًا.

2. احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS)
يُنصح بتركيب أجهزة احتجاز الكربون عند مخارج غازات مداخن أفران الجرافيت لضغط ثاني أكسيد الكربون وحقنه تحت الأرض أو استخدامه كمادة خام كيميائية. وعلى الرغم من التكاليف المرتفعة الحالية (حوالي 300-600 يوان صيني/طن من ثاني أكسيد الكربون)، فإن تقنية احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه تمثل مسارًا بالغ الأهمية على المدى الطويل لتحقيق خفض كبير في انبعاثات الكربون.

3. نماذج الاقتصاد الدائري

• صفر تصريف لمياه الصرف الصحي: معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية لإعادة استخدامها في تنقية غازات المداخن أو تنسيق الحدائق، مع تطبيق الاستخدام المتدرج لمياه الصرف الناتجة عن الإنتاج. حقق مشروع شانشي تايغو صفر تصريف لمياه الصرف الصحي، موفراً بذلك ما يقارب 100 ألف طن من المياه سنوياً.
• إعادة تدوير النفايات الصلبة: إعادة الغبار الذي تم جمعه بواسطة أكياس التجميع (حوالي 344 طنًا/سنة) وخردة طحن الوجه النهائي (حوالي 500 طن/سنة) إلى خط الإنتاج، مما يقلل من استهلاك المواد الخام والانبعاثات المتعلقة بمعالجة النفايات.

رابعاً: التآزر بين السياسات والسوق: دفع التحول الصناعي

1. تطبيق معايير الانبعاثات المنخفضة للغاية
اعتماد معايير مثلمعيار انبعاث الملوثات لصناعة الألومنيوم(GB25465-2010)، الذي يفرض تركيزات الجسيمات الدقيقة، وثاني أكسيد الكبريت، وأكاسيد النيتروجين ≤10 ملغم/م³، و≤35 ملغم/م³، و≤50 ملغم/م³ على التوالي، لإجبار التحديثات التكنولوجية.

2. حوافز سوق تداول الكربون
يمكن إدراج إنتاج أقطاب الجرافيت في سوق الكربون الوطني لخلق قيود اقتصادية من خلال تداول حصص الكربون. على سبيل المثال، إذا خفضت إحدى الشركات انبعاثات الكربون لكل طن من الأقطاب من 4.5 طن إلى 3 أطنان، فيمكنها الربح من بيع الحصص الفائضة، مما يعزز دورة إيجابية لخفض الانبعاثات.

3. شهادة سلسلة التوريد الخضراء
بإمكان شركات صناعة الصلب في المراحل اللاحقة من الإنتاج إعطاء الأولوية لشراء أقطاب الجرافيت منخفضة الكربون لتحفيز المنتجين في المراحل السابقة على خفض الانبعاثات. فعلى سبيل المثال، اشترط أحد مصانع الصلب التي تعمل بأفران القوس الكهربائي على الموردين تحقيق انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لا تتجاوز 3.5 طن لكل طن من الأقطاب، وفرض علاوة سعرية بنسبة 10% في حال عدم الامتثال.