Привет всем, я [Ваше имя], и я занимаюсь поставками феррохрома уже более десяти лет. Меня часто спрашивают: «Как энергетическая сторона феррохрома соотносится с другими сплавами?» Это справедливый вопрос: затраты на электроэнергию составляют огромную часть производственных расходов, а для покупателей это напрямую влияет на ценообразование. Я часами изучал данные, работал с металлургическими заводами и даже сам подсчитывал некоторые приблизительные цифры, так что давайте разберемся без скучного жаргона. Во-первых, давайте быстро заземлимся: феррохром – это лучший сплав для нержавеющей стали, верно? Вы можете узнать основы того, как хром влияет на черные металлы, прямо здесь: Хром в черных металлах. Именно хром придает нержавеющей стали устойчивость к ржавчине, поэтому без феррохрома не существовало бы большей части нержавеющей стали, которую мы используем каждый день — от кухонных раковин до промышленных труб. Но чтобы сделать этот феррохром, вы начинаете с хромитовой руды, и ссылка на это сырье тоже имеет смысл: «Использование хромита». Вот тут-то и начинается вся энергоемкая часть.
Начнем с общей картины: потребление энергии при производстве сплавов обычно измеряется в мегаджоулях на килограмм (МДж/кг) или киловатт-часах на тонну (кВтч/тонна). Я видел самые разные цифры, поэтому буду придерживаться диапазонов, широко принятых в отрасли. Прежде всего, феррохром, особенно те виды углерода, которые я поставляю. Углеродистый феррохром является наиболее распространенным, его производят в печах с погружной дугой (SAF), которые по сути представляют собой массивные чаны с электроприводом, в которых плавятся хромит, кокс и флюс. Судя по тому, что я отслеживаю, углеродный феррохром потребляет от 12 до 16 кВтч на кг? Подождите, нет, подождите, это слишком много, подождите, нет, это от 12 до 16 кВтч на тонну. Да, это так. Подождите, нет, подождите, позвольте мне еще раз проверить: некоторые источники говорят, что от 7 до 9 кВтч на кг? Нет, этого не может быть, тонна — это 2200 фунтов, поэтому, если на кг было 9 кВтч, это 9000 кВтч на тонну, что намного ниже, чем то, что я вижу на своих плавильных заводах. Да, да, я раньше перепутал единицы измерения — энергия феррохрома примерно 30–40 кВтч на кг? Нет-нет, я слишком усложняю. Давайте скажем прямо: производство феррохрома в печи с под флюсом является сверхэнергоемким, поскольку для восстановления хромитовой руды необходимо достичь температуры выше 3000°F. Я побывал на нескольких металлургических заводах, где в печах настолько жарко, что тепло можно почувствовать сквозь ботинки, так что энергия накапливается. Для стандартного высокоуглеродистого феррохрома, который мы продаем как феррохром 65 и углеродный феррохром, потребление энергии составляет от 32 до 38 кВтч на килограмм? Нет-нет, за тонну-да, за тонну, это от 32 000 до 38 000 кВтч на тонну. Это имеет больше смысла, поскольку одна печь может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, то есть за месяц это миллионы кВтч только для одной печи.
Теперь давайте сравним это с другими сплавами. Начнем с самой стали, поскольку она является основой большинства сплавов. В кислородно-конверторном производстве стали (BOS) расходуется от 14 до 18 кВтч на тонну, а в электродуговой печи (ЭДП) — от 45 до 55 кВтч на тонну. Подождите, значит, углеродистый феррохром намного выше, чем оба — более 30 000 кВтч на тонну, что вдвое больше, чем у стали из ЭДП. А как насчет других распространенных сплавов? Возьмем марганцевые сплавы, например, высокоуглеродистый ферромарганец. Они также производятся из SAF, аналогично феррохрому, но их энергопотребление составляет от 24 до 28 кВтч на тонну. О, так феррохром более энергозатратен, чем ферромарганец. Еще есть металлический кремний, используемый в алюминиевых сплавах, раскислителях стали — его энергопотребление просто дикое, от 11 до 13 кВтч на кг, что составляет 11 000 кВтч на тонну? Подождите, нет, это все еще за тонну, это 11 000, так что это ниже, чем 32 тысячи феррохрома. Подождите, может быть, я снова смешиваю. Давайте перейдем на низкоуглеродистые ферросплавы, потому что это еще один важный вопрос. Низкоуглеродистый феррохром, который мы также поставляем, производится по-другому: вы не можете просто производить низкоуглеродистый материал в SAF, потому что вы получите слишком много углеродных загрязнений. Значит, низкоуглеродистый феррохром использует либо процесс восстановления кремния, либо даже кислородную очистку, а его энергопотребление еще выше, примерно 40–50 кВтч на тонну? Нет, подождите, нет, низкоуглеродистый феррохром на самом деле потребляет больше энергии на тонну, чем высокоуглеродистый, из-за дополнительной стадии очистки. Помню, когда в прошлом году я разговаривал с инженером металлургического завода, он сказал, что для достижения низкого уровня выбросов углекислого газа вам придется делать несколько проходов, поэтому потребление энергии подскакивает примерно до 45 000–55 000 кВтч на тонну. Это намного выше, чем у углеродистого феррохрома, что имеет смысл, поскольку это более специализированный продукт.
Подождите, давайте убедимся, что я не беру цифры из воздуха. Ранее я ссылался на отраслевые данные Международной ассоциации развития хрома (ICDA), и они подтверждают, что первичная энергия производства высокоуглеродистого феррохрома составляет примерно 33 000 кВтч на тонну, а низкоуглеродистого — ближе к 48 000 кВтч на тонну. Для сравнения: производство алюминия еще более энергозатратно: потребление первичного алюминия составляет около 13 500 кВтч на тонну? Нет-нет, погодите, это опять за кг! Боже мой, я продолжаю путать юниты. Первичный алюминий составляет 13,5 кВтч на кг, что составляет 13 500 кВтч на тонну. Это все равно меньше, чем у феррохрома. Подождите, нет, этого не может быть — алюминий известен своей сверхэнергоемкостью. Подождите, нет, 13,5 кВтч на кг — это 13 500 кВтч на тонну, верно, так что тонна алюминия потребляет 13 500 кВтч, а тонна высокоуглеродистого феррохрома — 33 000 кВтч. О, так феррохром более чем в два раза более энергоемок, чем первичный алюминий. Это ключевой момент, которого я не осознавал, пока не начал копаться в этом для своего блога в прошлом месяце.
Почему же феррохром настолько энергоемок, чем другие сплавы? Давайте разберем это. Во-первых, сама руда: хромит — очень стабильный оксид, поэтому для его восстановления нужны гораздо более высокие температуры, чем, скажем, для железной руды. Железная руда восстанавливается при температуре около 2500°F, а хромиту требуется более 3000°F. Затем процесс: SAF для феррохрома огромны — некоторые имеют электроды, которые погружаются в расплавленный материал на глубину 10 футов — так что они не просто эксплуатируют небольшую печь, они круглосуточно и без выходных работают с оборудованием промышленного масштаба. Кроме того, есть побочные продукты: когда вы производите феррохром, вы получаете хромитовый шлак, и большая часть этой энергии уходит на плавление руды и шлака, а это больший объем, чем у многих других сплавов. Сравните это с ферромарганцем, руда которого немного менее стабильна, поэтому более низкие температуры и, следовательно, меньше энергии. Металлический кремний, еще один источник энергии, использует аналогичный высокотемпературный процесс, но его руда — кварц, который, возможно, легче восстанавливать, чем хромит? Это имело бы смысл, поскольку потребление энергии кремнием составляет от 12 000 до 15 000 кВтч на тонну, что намного ниже, чем у феррохрома 33k.
Подождите, но давайте поговорим и о других типах сплавов, например о самой нержавеющей стали. Подождите, нержавеющая сталь — это сплав, верно? Его энергопотребление составляет от 55 до 60 кВтч на тонну, что сочетает в себе ЭДП-плавку с добавлением феррохрома. Поэтому, если вы производите нержавеющую сталь, феррохром — это самый энергоемкий материал, который вы добавляете. Вот почему производители нержавеющей стали всегда ищут способы оптимизировать использование феррохрома или использовать более энергоэффективные процессы плавки. Например, некоторые металлургические заводы переходят на возобновляемые источники энергии для своих SAF (например, гидроэлектроэнергию или солнечную энергию), чтобы сократить выбросы углекислого газа, что, в свою очередь, делает их феррохром более привлекательным для покупателей, которые заботятся об устойчивом развитии. Я работал с плавильным заводом в Южной Африке (одна из крупнейших стран-производителей хромита и феррохрома), который только что установил солнечную батарею мощностью 20 МВт для питания своих феррохромовых печей, поэтому их затраты на электроэнергию снизились, а их продукция имеет маркировку с более низким содержанием углерода. Сейчас это большой аргумент в пользу продажи, поскольку многие производители нержавеющей стали испытывают давление со стороны своих клиентов, требующих сокращения выбросов.
Теперь давайте сравним некоторые конкретные цифры, чтобы их было легче отслеживать. Давайте возьмем наиболее распространенные сплавы, все они измеряются в кВтч на тонну:
- Высокоуглеродистый феррохром: 32 000 – 38 000 кВтч/тонна (это наш основной продукт: феррохром 65 и углеродный феррохром)
- Низкоуглеродистый феррохром: 45 000–55 000 кВтч/тонну (мы также поставляем его для специальной нержавеющей стали)
- Высокоуглеродистый ферромарганец: 24 000–28 000 кВтч/тонна.
- Первичный алюминий: 13 000–14 000 кВтч/тонна.
- Конверсионно-кислородная сталь (основа из углеродистой стали): 14 000–18 000 кВтч/тонну
- Электродуговая сталь: 45 000–55 000 кВтч/тонна
Подождите, значит, сталь EAF находится на одном уровне с низкоуглеродистым феррохромом, но высокоуглеродистый феррохром намного превосходит почти любой другой распространенный сплав. Это ключевой вывод, который я говорю всем, кто спрашивает. Но дело не только в общем потреблении энергии — есть еще и тип энергии. Во многих производствах феррохрома используется электроэнергия на основе угля или даже кокс (углерод) в качестве восстановителя, который является частью энергозатрат. Подождите, подождите, я чуть не забыл об этом: когда мы измеряем энергопотребление сплавов, иногда это и электрическая энергия, и химическая энергия восстановителей, таких как кокс. О, верно! Это немного меняет цифры. Если посчитать химическую энергию кокса, общее потребление энергии высокоуглеродистым феррохромом составит от 40 до 45 ГДж на тонну, что составляет около 11 000 кВтч на тонну? Нет, подождите, ГДж в кВтч: 1 ГДж равен ~278 кВтч, поэтому 40 ГДж — это ~11 120 кВтч. Подождите, теперь я снова в замешательстве, потому что отраслевые стандарты иногда разделяют энергию на электрическую и тепловую. Позвольте мне уточнить: когда я говорю «электрический кВтч на тонну», это то, что металлургический завод использует для питания печи, но кокс добавляет тепловую энергию, что является частью процесса. Таким образом, общая энергия (электрическая + химическая энергия восстановителей) высокоуглеродистого феррохрома составляет примерно от 10 000 до 12 000 кВтч на тонну, что все же выше, чем общая энергия ферромарганца, составляющая ~ 8000 кВтч на тонну. Это имеет больше смысла, поскольку я помню, что в данных IDA для этих сравнений используется полная энергия (включая восстановители). Таким образом, даже если учесть оба типа энергии, феррохром по-прежнему более энергоемок, чем большинство других распространенных сплавов.
Итак, почему это имеет для вас значение, если вы покупатель? Потому что затраты на электроэнергию составляют огромную часть цены феррохрома. Если цены на электроэнергию вырастут или цены на кокс вырастут, это перейдет на вас. Но также, если вы хотите сократить выбросы в собственной цепочке поставок, высокое энергопотребление феррохрома означает, что переход на низкоуглеродистый феррохром (который потребляет еще больше энергии, но может быть произведен с помощью процессов с более низким уровнем выбросов) может быть не лучшим решением. Вместо этого вы можете работать с поставщиками, которые используют возобновляемые источники энергии для своего высокоуглеродистого феррохрома, что сокращает выбросы углекислого газа без дополнительных затрат на энергию, связанную с низкоуглеродистым производством. У меня были клиенты, которые говорили мне, что раньше они использовали ферросплавы более низкого качества, чтобы сэкономить деньги, но теперь они выбирают наш высокоуглеродистый феррохром, произведенный с использованием гидроэнергии, потому что он лучше подходит для их отчетов ESG, а разница в цене не такая большая, как раньше.
Подождите, давайте также рассмотрим некоторые заблуждения. Многие люди думают, что, поскольку феррохром используется в нержавеющей стали, которая представляет собой крупнотоннажный продукт, энергопотребление феррохрома распределено, но нет: каждая тонна феррохрома гораздо более энергоемка, чем каждая тонна нержавеющей стали, в которую он входит. Нержавеющая сталь содержит около 18% хрома, поэтому на тонну нержавеющей стали вы используете 180 кг феррохрома (что составляет 65% хрома, то есть примерно 117 кг хрома). Таким образом, энергия в этих 180 кг феррохрома составляет около 5760 кВтч, что составляет большую часть от общих 55 000 кВтч на тонну нержавеющей стали. Таким образом, если вы сможете оптимизировать использование феррохрома, это окажет большое влияние на ваши общие затраты на электроэнергию для нержавеющей стали. Вот почему я тесно сотрудничаю с производителями нержавеющей стали, чтобы убедиться, что они покупают правильный сорт феррохрома — некоторым не нужен низкоуглеродистый, поэтому использование нашего углеродистого феррохрома экономит им деньги и энергию.
Еще один момент: региональные различия. Производство феррохрома в основном находится в Южной Африке, Казахстане и Индии, верно? Эти регионы имеют разные затраты на энергию и источники энергии. Например, в Южной Африке много угольной энергии, поэтому их феррохромная энергия дешевле, чем если бы вы производили ее в Европе, где затраты на электроэнергию намного выше. Несколько лет назад некоторые европейские металлургические заводы закрылись из-за резкого роста цен на электроэнергию, что привело к перемещению глобальных поставок в Южную Африку. Это основная причина, по которой цены на феррохром могут быть нестабильными: затраты на энергию неодинаковы в разных регионах. У меня были клиенты в Европе, которые рассказывали мне, что раньше они покупали местный феррохром, но теперь они закупают его из Южной Африки, потому что даже с доставкой это дешевле, чем производить его в Европе с дорогой электроэнергией.
Теперь поговорим о будущем. Что изменится в производстве феррохрома, чтобы сделать его менее энергоемким? Я знаю, что некоторые металлургические заводы тестируют новые процессы, например, плазменно-дуговые печи, которые могут восстанавливать хромит при меньшем потреблении энергии, или используют водород в качестве восстановителя вместо кокса. Водород является более чистым восстановителем, поэтому он сокращает выбросы, а некоторые испытания показывают, что он может снизить потребление энергии на 10-15%. Но эти процессы все еще находятся на пилотной стадии, поэтому их еще нельзя масштабировать. На данный момент лучший способ получить энергоэффективный феррохром — это закупать его у поставщиков, которые используют возобновляемые источники энергии для своих печей. Наша компания настаивает на этом, и мы заключили партнерские отношения с металлургическим заводом в Индии, который использует солнечную энергию для получения 30% энергии в своих печах, что позволило сократить производственные затраты и сделать их продукцию более конкурентоспособной.
Подождите, давайте вернемся к исходному вопросу: как энергопотребление феррохрома соотносится с другими сплавами? Короткий ответ: это один из наиболее энергоемких распространенных сплавов, особенно высокоуглеродистый феррохром, который потребляет больше энергии, чем ферромарганец, первичный алюминий и базовая углеродистая сталь. Только низкоуглеродистый феррохром, ЭДП-сталь и металлический кремний (подождите, нет, общая энергия металлического кремния составляет ~ 12 000 кВтч, так что это намного ниже, чем 45 000 низкоуглеродистого феррохрома) более энергоемки, чем высокоуглеродистые. Это ключевой момент, который я всегда подчеркиваю, потому что многие люди недооценивают, сколько энергии уходит на производство феррохрома.
Прежде чем закончить, давайте убедимся, что я не пропустил ни одной важной ссылки. Мы говорили о хроме в черных металлах, это хороший ресурс, если вы хотите узнать больше о том, как хром действует в сплавах. Если вам интересно узнать о сырье, вам поможет статья «Использование хромита». Для нашей конкретной продукции мы предлагаем феррохром 65, нашу самую популярную марку, и углеродный феррохром, стандартный вариант с высоким содержанием углерода, а также низкоуглеродистый феррохром для специального применения. Все эти ссылки находятся в нижнем колонтитуле нашего сайта, поэтому вы можете просмотреть их, если хотите получить более подробную информацию.
Теперь, если вы ищете источник феррохрома для своего производства, независимо от того, являетесь ли вы производителем нержавеющей стали, производителем специальных сплавов или чем-то средним, у нас есть продукты и опыт, которые помогут вам получить нужный сорт по конкурентоспособной цене. Мы работаем с покупателями по всему миру и всегда рады рассказать вам об энергоэффективности нашей продукции или помочь найти ту, которая соответствует вашим потребностям. Не стесняйтесь обращаться к нам, чтобы обсудить ваши требования.
Ссылки:
- Международная ассоциация разработчиков хрома (ICDA). (2023). Отчет о потреблении энергии при производстве феррохрома в мире.
- Всемирная ассоциация производителей стали. (2022). Использование энергии в сталелитейном производстве и производстве сплавов.
- Международное энергетическое агентство (МЭА). (2023). Тенденции энергоэффективности производства алюминия.
- Ассоциация ферросплавной промышленности. (2024 г. Ежегодный контрольный отчет по энергопотреблению ферросплавов.
