H2020 SisAl Proiektu Pilotua: ingurumen-inpaktu txikiko silizioa ekoizteko pilotu berritzailea aluminioa eta silizioa duten bigarren mailako lehengaiak erabiliz.
- Mota Proiektua
- Egoera Firmado
- Exekuzioa 2020 -2024
- Esleitutako Aurrekontua 11.942.623,43 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia H2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto SisAl Pilot
Urpeko arku-labeetan (SAF) murrizketa karbotermikoa gaur egun silikonazkoak ekoizteko erabiltzen da, eta industria askotan funtsezko zeregina betetzen dute, elektronika eta garraiotik hasi eta produktu kimikoetara, kosmetikoetara eta eraikuntzara arte. EBk finantzatutako SisAl proiektu pilotua prozesu alternatibo errentagarria eta ingurumena errespetatzen duen garatzen ari da.
SisAl prozesuak kuartzoa zepa aluminotermikoki murriztea dakar, bigarren mailako lehengaiak erabiliz, hala nola aluminio-txatarra eta zepa, gaur egun erabiltzen diren karbono-erreduktoreen ordezko gisa. Hondakin-korronteen eta azpiproduktuen balorizazio hobearekin, energia-kontsumo txikiagoarekin eta CO2-aren eta kutsatzaileen isuri kaltegarrien murrizketarekin, ikuspegi berritzaile gisa deskribatzen da. Gainera, "zirkulartasunari" nabarmen laguntzen dio, non aluminioaren industriak lehengaien hornitzaile eta azken erabiltzaile gisa jardungo duen.
Lehengaien baliabideen mapa zehatza eta SisAl prozesu pilotuan erabiltzeko balizko lehengaien hasierako karakterizazioa egin da. Lehengaien mapearen emaitzek, negozio-kasuaren ebaluazio zehatzaren emaitzekin batera, erakusten dute enfasi handiagoa jarri behar zaiela aluminio-iturri potentzialei. Proiektuaren alde pirometalurgikoko laborategi txikiko lanaren ardatza lehengai eta prozesu-parametro ezberdinek SisAl prozesuan duten eragina ulertzea eta Elkem, RWTH, FRey eta Mintek-en proba pilotuak prestatzea izan da.
NTNUn lortutako emaitzetan oinarrituta, Elkemek 22 proba pilotu egin ditu, hainbat motatako lehengaiekin eta prozesu-parametroekin. Hauen emaitzek egiaztatu zuten NTNUko eskala txikiko esperimentuak eskala handiko esperimentuen adierazgarriak direla lehengaien eta produktuaren konposizioari dagokionez, baita grafitozko arragoa materialen arteko elkarrekintza ere.
Lan esperimentala SIMTECek eta ITMATIk egindako modelizazio lanekin osatu da. Elkem zepak Mytilineos eta NTUA Greziara bidali dira eskala txikiko eta eskala pilotuko proba hidrometalurgikoetan erabiltzeko, eta ekoitzitako silizioa (>% Si) Silicor-era bidali dute Si-SoG-ra gehiago arazteko. NTUAk laborategi-eskalako modelizazioa eta zepatik alumina ateratzeko baldintza optimoen baheketa egin du. Egindako ikerketek ekoitzitako zepetan lixibia daitezkeen fase alkalinoen kristalizazioaren optimizazioa, zepen lixibiazio alkalinoaren modelizazioa eta probak, lixibiazio alkalinoen soluzioetatik alumina prezipitazioaren modelizazioa, zepen azidoen lixibiazioaren modelizazioa eta probak, aluminio klorohidratoen disoluzio azido eta fintze disoluzioetatik (ACH) prezipitazio altuko disoluzioen modelizazioa eta probak egin zituzten. garbitasun mailak.
Lehenengo 18 hilabeteetako emaitzek erakusten dute sortutako zepak lixibiazio alkalino nahiz azidorako egokiak direla/egin daitezkeela.
Aluminioaren lixibiazioa % 100eko eta % 65eko etekinak lortu dira lixibiazio azidoan eta alkalinoan, hurrenez hurren. Ekoiztutako eta findutako disoluzio azidotik aluminaren prezipitazioak % 99,9ko purutasuneko alumina sortu du orain arte. BNW-k epe laburreko bideragarritasun-analisiak eguneratu zituen txostenaren lehen aldian zehar, prozesuen errendimenduei eta materialen prezioei buruzko informazio zehatzagoarekin, etekin ekonomikoaren estimazio orokor positiboak emanez.
Hala eta guztiz ere, SisAl-ekin fabrikatutako CaO-AlO zepatik metalurgiko-mailako alumina (MGA) fabrikatzeko negozio aurreikuspenak hasierako kalkuluek baino itxaropen txikiagoa dirudi. Zepa horiek bolumen handietan eskatzen dituzten beste merkatu komertzialak, hala nola, bigarren mailako altzairugintza eta zementuzko klinkerra, zehatzago ikertuko dira hurrengo proiektuaren aldian. Fluxu-diagrama ereduak HSC Sim/FACTSage, SisAl prozesuaren ingurumen-ebaluazioa eta datuak trukatzeko azpiegitura baten garapena erabiliz ezarri dira.
HZDRk garatutako HSC Sim ereduak honako hauek dira:
- Silizioa eta alumina ekoizteko SisAl prozesuko unitate pirometalurgiko eta hidrometalurgikoko eragiketetarako fluxu-diagrama indibidualak.
- Silizioa ekoizteko ohiko arku urpeko labea (SAF) prozesua. Fluxu-orrien ereduek masa eta energia balantzeak sortu dituzte SisAl eta SAF prozesuetarako.
Ondoren, NTNUk SAF eta SisAl prozesu konbentzionalen ingurumen-inpaktuen alderaketa egin zuen Bizitza Zikloaren Ebaluazioa (LCA) erabiliz. Ingurumen-inpaktuaren ebaluaziorako beharrezkoak diren datuak garatutako fluxu-diagrama-ereduetatik lortu dira. Ebaluazio honek erakutsi du SisAl prozesuak SAF prozesuak baino ingurumen-errendimendu hobea duela kontuan hartutako inpaktu kategoria ia guztietan. Azkenik, hedapen eta komunikazio estrategia zehatza eta hedapen-kit bat sortu dira.
Zehazki, webgune bat, sare sozialetako kontuak, fitxategiak partekatzeko sistema (berrikuntza espazioa) eta SisAl kontzeptuaren sustapen bideoa sortu dira. Duela gutxi, Elkem-en esperimentu pilotuei buruzko bideo sorta bat eta bideo luzeago bat osatu dira eta SisAl Pilots sare sozialetako kanaletan argitaratuko dira 2022 hasieran. Horrez gain, SisAl Pilot RMIS tailerrean aurkeztu da, Europako Aluminio Elkarteak (EAA) 2021eko udazkenean antolatutako kluster-ekitaldi batean, 2021eko udazkenean, hala nola, Raw Infakon, Silicon, eta Intfako hainbat kongresurako. Kimika eta Eguzki Industriaren XVI, CRU Silicon Conference eta Life Cycle Management Conference.
SisAl proiektu pilotuak TRL 6-7-n industria-prozesu berri bat frogatzea du helburu, silizioa (Si), lehengai kritikoa (CRM) ekoizteko, kalitate ezberdinetan: metalurgia-maila (MG-Si, >% 98), purutasun handiko silizioa (HP-Si, > 99,9), eguzki-mailako (SoG-Si, > 6N) eta Al-Si aleazioekin batera, metalurgia-maila eta aluminioa (MGA) aleazioarekin batera. (HPA). SisAl-ek egungo arku urpeko labeetan (SAF) murrizteko karbotermiko prozesuarekiko ingurumen- eta ekonomikoki jasangarria den alternatiba bat da, eta karbono-gutxiago dagoen Europan silizioa ekoiztea ahalbidetzen du. Silizioa ekoizteko, biokarbono iturriak kuartzo erreduktore gisa erabiltzearen epe laburreko irtenbidea erronka da, produktu kimikoetan, erregaietan eta abarretan erabiltzeko baliabide honen lehia bizia eta prezio altuak direla eta. Hori dela eta, eta ekonomia zirkularrari ematen zaion arreta gero eta handiagoa dela eta, aluminiozko bigarren mailako iturriak erreduzitzaile gisa erabiltzea inoiz baino garrantzitsuagoa da.
Txinatik EBrako silizio hornidura-arazoak ere okerrera egin du, eta Europako industriak zaurgarri utzi ditu epe laburrean zein luzean. Txinako energia-egoerak silizio-ekoizpena eta prezioak % 300 baino gehiago igotzea ekarri du 2021eko udazkenean bi hilabete baino gutxiagoan. SisAl proiektu pilotuaren helburu orokorra da silizioa eta silizio-aleazioak ekoizteko karbono garbiaren teknologia berri bat hedatzea eta erakustea, metalurgiko-mailako alumina (MGA) eta puritate handiko materiala (H PA6, alumina eta baliozkotze handiko materiala) batera. produktuaren kalitatea, ingurumen-inpaktua eta parametro ekonomikoak merkaturatzeko oinarriak ezartzeko.
SisAl Pilot-ek silizioa (Si, lehengai kritikoa) ekoizteko prozesu industrial berri eta patentatu bat frogatu nahi du, egungo arku urpeko labe karbotermikotik (SAF) prozesutik askoz ere ingurumen eta ekonomikoki bideragarriagoa den alternatiba batera aldatzea ahalbidetuz: kuartzoaren murrizketa aluminotermikoa zepak bigarren mailako lehengaiak erabiliz, hala nola karbonoa, aluminioa eta ordezko (Al) scraptanta eta ordezko erreduzitzaileak. gaur egun erabiltzen da. SisAl Pilot-ek ikuspegi berritzailea eta "zirkulartasunaren" ekarpen handia suposatzen du, industria-sinbiosi baten bidez, non Al industriak lehengai hornitzaile gisa eta Si industriaren azken erabiltzaile gisa jardungo duen.
Sektore guztietan, SisAl Pilot-ek materialaren errendimendu-galeren murrizketa nabarmena ekarriko du, hondakinen eta azpiproduktuen korronteen balorizazioa areagotuko du, energia-kontsumoa hiru aldiz txikiagoarekin eta CO2 eta kutsatzaile kaltegarrien emisioak erabat txikiagoak izango ditu, kostu nabarmen txikiagoarekin. SisAl proiektu pilotuak lehengaien hornitzaileak (Erimsa), silizio eta aluminiozko eragile nagusiak (Wacker, Elkem, DOW, Silicor, SiQAl, Hydro, FRey, Befesa, MYTIL), ETE/aholkularitzak/ekipamenduen fabrikatzaileak (BNW, SIMTEC, WS eta SBC) eta ikerketa erakundeak (NT, NTNUINT, SBC, ITMZAT, SBC, ITMZ, S. MINTEK) SisAl prozesua 4 herrialde desberdinetan lehengai eta produktuen irteera ezberdinekin erakusteko. Pilotu hauek ingurumen-, ekonomia- eta teknologia-benchmarking-ekin batera joango dira, eta industria-negozio kasuak ebaluatuko dira Norvegia, Islandia, Alemania, Espainia eta Greziako kokapenetan.
SisAl Pilot-en ordutegia ezin hobea da; ekonomia zirkularrerako eraldaketa, kliman eta etorkizuneko CO2 esleipenetan aurreikusitako enfasi handia Europatik karbono-ihesak izateko arriskuarekin, Europatik Txinara aluminio-txatarra esportatzeko gero eta zailtasun handiagoak eta gizarte modernoan silizio metalikoaren beharra gero eta handiagoa izatea. SisAl-ekin, erronka horiek guztiak Europako aukera berri bihurtzen dira.
Proiektuaren lehen fasean, arreta berezia jarri zen diseinu operatiboari, asaldura-metodoa, karga-metodoa eta lehengaien nahasketa barne. Lehen aldiz frogatu da, 300 kg-ko eskalan, aluminiozko zepak (metalaren eta oxidoaren nahasketa) erreduktore egokia dela SiO2 duten zepak. Eskoria aluminioaren industriaren azpiproduktu bat da, eta balio handiko aluminio kopuru handia dauka (normalean % 70-80).
Gaur egun, industria-prozesu osagarriak erabiltzen dira, kostu handiarekin eta ingurumen-inpaktu negatiboarekin, aluminio horren zatiak berreskuratzeko. Era berean, eskala pilotuan frogatu da sculls SisAl prozesuak ekoitzitako Si aleazioa MG siliziora (% 99 baino garbitasun handiagoa) fintzeko erabil daitekeela. Epe laburreko bideragarritasun-azterlan europarrak eguneratu dira prozesuen errendimenduei eta materialen prezioei buruzko informazio zehatzagoarekin, eta, oro har, errendimendu ekonomikoaren estimazio positiboak eman dituzte. Azterketa eguneratu hauek SisAl prozesu pilotua merkaturatu dezaketen bazkide potentzialekin hasierako eztabaidetarako oinarriak jarri dituzte.
- NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET NTNU (NTNU)
Lotutako proiektuak
