Blog về Ngành công nghiệp thép chuyển sang Lò điện hồ quang xanh

Sự phát triển của các phương pháp sản xuất thép không chỉ tác động đến hiệu quả công nghiệp mà còn đóng vai trò quan trọng trong sự bền vững môi trường toàn cầu. Khi các thách thức về môi trường ngày càng gay gắt và nhu cầu thị trường tăng lên, ngành thép sẽ đối mặt với những áp lực này như thế nào để đạt được sự phát triển bền vững?

Sản xuất thép chủ yếu dựa vào hai quy trình cốt lõi: luyện gang bằng lò cao và luyện thép bằng lò hồ quang điện. Mỗi phương pháp riêng biệt này đều đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất thép hiệu quả.

Công nghệ lò cao có từ thế kỷ 14, khi các phiên bản đầu tiên chỉ sản xuất một tấn gang mỗi ngày. Mặc dù đã có hàng thế kỷ phát triển công nghệ, các nguyên tắc cơ bản của hoạt động lò cao vẫn không thay đổi. Quá trình này liên quan đến việc khử quặng sắt bằng than cốc, quặng sắt và đá vôi ở nhiệt độ cao để tạo ra gang lỏng.

Than cốc đóng vai trò là một thành phần thiết yếu trong hoạt động của lò cao. Sản xuất than cốc truyền thống liên quan đến việc nghiền và xay than trước khi nung nóng nó đến khoảng 1800°F (982°C) trong các lò than cốc thiếu oxy. Trong quá trình 18-24 giờ này, các hợp chất dễ bay hơi được giải phóng, để lại than cốc xốp, giàu carbon.

Vật liệu bền, giàu năng lượng này (chứa 90-93% carbon) cung cấp cả độ thấm và năng lượng nhiệt cần thiết để khử quặng. Đáng chú ý, nhiều hoạt động hiện nay bổ sung than cốc bằng khí tự nhiên để giảm lượng khí thải carbon — một bước quan trọng hướng tới sự bền vững về môi trường.

Được phát triển vào cuối thế kỷ 19, công nghệ lò hồ quang điện (EAF) hiện chiếm ưu thế trong sản xuất thép của Hoa Kỳ, chiếm hơn 70% sản lượng. Không giống như lò cao, EAF làm nóng chảy phế liệu thép, sắt khử trực tiếp và/hoặc gang bằng hồ quang điện thay vì đốt cháy.

Công nghệ EAF mang lại những lợi ích về môi trường vượt trội bằng cách chủ yếu sử dụng vật liệu tái chế, giảm sự phụ thuộc vào quặng sắt nguyên chất. Quá trình này đạt được hiệu quả năng lượng cao hơn và cho phép kiểm soát khí thải dễ dàng hơn so với các phương pháp truyền thống.

Tương lai của ngành thép nằm ở sự đổi mới bền vững. Những phát triển chính bao gồm:

• Các công nghệ tiết kiệm năng lượng tiên tiến như hệ thống EAF được tối ưu hóa và đốt cháy giàu oxy
• Các phương pháp sản xuất đột phá như luyện kim dựa trên hydro và sinh khối
• Sản xuất thông minh kết hợp AI, IoT và phân tích dữ liệu lớn

Luyện gang bằng lò cao liên quan đến sáu giai đoạn chính xác:

1. Nạp liệu: Nạp chính xác quặng sắt, than cốc và đá vôi
2. Đốt cháy: Tiêm khí nóng đốt cháy than cốc, tạo ra nhiệt và giảm khí
3. Khử: Các biến đổi hóa học phức tạp chuyển đổi oxit sắt thành sắt kim loại
4. Nóng chảy: Sắt lỏng thu thập ở đáy lò
5. Tạo xỉ: Tạp chất kết hợp với chất trợ chảy để tạo thành xỉ có thể loại bỏ
6. Rót kim loại: Loại bỏ định kỳ sắt lỏng và xỉ

Hoạt động của lò hồ quang điện liên quan đến bốn giai đoạn chính:

1. Nạp liệu: Nạp phế liệu kim loại và các nguyên liệu thô khác
2. Nóng chảy: Hồ quang điện áp cao hóa lỏng vật liệu nạp
3. Tinh luyện: Điều chỉnh hóa học và loại bỏ tạp chất
4. Rót kim loại: Chuyển thép nóng chảy để đúc

Là một lĩnh vực công nghiệp quan trọng phải đối mặt với những thách thức môi trường đáng kể, ngành thép phải đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang sản xuất bền vững. Thông qua đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quy trình, các nhà sản xuất thép có thể giảm tác động đến môi trường trong khi vẫn duy trì năng suất — đảm bảo vật liệu này vẫn là nền tảng của cơ sở hạ tầng hiện đại đồng thời đáp ứng các cam kết về khí hậu.