Vôi trong ngành thép
Vôi có vai trò rất quan trọng trong sản xuất thép và do đó, việc phát triển vôi không sử dụng nhiên liệu hóa thạch là một phần quan trọng trong lộ trình hướng tới thép không sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Vôi là một chất tạo xỉ phổ biến, được ngành công nghiệp thép sử dụng từ rất lâu. Các tính chất của vôi, đóng góp với các phân tử CaO, cho phép nhà máy thép có độ kiềm phù hợp trong xỉ thép trong các bước luyện kim đầu tiên của quá trình sản xuất thép. Tính chất này của xỉ rất quan trọng trong việc loại bỏ tạp chất khỏi thép, vì tính chất xỉ phù hợp sẽ tăng cường sự chuyển tạp chất từ thép nóng chảy vào xỉ.
Các yêu cầu khác nhau về vôi
Các nhà máy thép khác nhau có những yêu cầu khác nhau về thành phần hóa học của xỉ. Danh sách các yêu cầu bao gồm ví dụ như, nhưng không giới hạn ở: số lượng và loại tạp chất cần loại bỏ, thành phần hóa học chịu lửa, loại quy trình nấu chảy, v.v. Điều này có nghĩa là các nhà máy thép khác nhau có những yêu cầu khác nhau và thách thức đối với nhà cung cấp vôi là đáp ứng những yêu cầu này. Tuy nhiên, một yêu cầu phổ biến là hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp trong vôi, vì đây là một số nguyên tố phổ biến nhất cần được loại bỏ khỏi thép nóng chảy khi tạo xỉ thép.
Ngoài ra, các yêu cầu đặc biệt đối với vôi có thể là mức độ nung của đá vôi. Nói chung, có hai loại tồn tại trên thị trường: vôi lò quay (nung chín hơn) và vôi lò đứng (nung mềm hơn). Đối với các loại thép có hàm lượng carbon thấp, ví dụ như một số sản phẩm thép không gỉ, vôi nung lò quay được quan tâm nhiều nhất. Lý do là vì vôi lò quay (nung chín hơn) có hàm lượng carbon dư thấp hơn (chỉ số LOI – mất khi nung thấp hơn), nghĩa là ít carbon được đưa vào quá trình sản xuất thép không gỉ.
Lựa chọn vôi cũng là vấn đề về vị trí địa lý. Vôi không thể vận chuyển quá xa (vì sẽ không hiệu quả về chi phí), do đó, nhà máy thép phải tìm kiếm các lựa chọn hợp lý gần đó cho vận chuyển đường bộ, hoặc xem xét khả năng vận chuyển đường biển hiệu quả về chi phí.
Ngoài thành phần hóa học, các yêu cầu bao gồm phân bố kích thước hạt và cách giảm thiểu lượng bụi mịn trong sản phẩm vôi. Khách hàng nạp vôi vào thép nóng chảy theo những cách khác nhau, và tùy thuộc vào việc xử lý vật liệu, phân bố kích thước và tỷ lệ bụi mịn có thể là những vấn đề quan trọng.
Do những yêu cầu khác nhau này, một nhà máy thép thường chọn một hoặc hai nguồn cung cấp vôi phù hợp với họ. Hoặc ít nhất là đã từng như vậy trong lịch sử – tuy nhiên, thế giới đang thay đổi.
CO2 là yếu tố thay đổi cuộc chơi
Vai trò của CO2 trong biến đổi khí hậu ngày nay đã được biết rõ. Như một phần của việc giảm phát thải CO2, Liên minh Châu Âu đã triển khai Hệ thống Giao dịch Phát thải của Liên minh Châu Âu (EU ETS) vào năm 2005. Ý tưởng đơn giản là đặt giá cho phát thải CO2 để giảm thiểu chúng và giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu.
Trong những ngày đầu của hệ thống, khi giá phát thải CO2 khoảng 5-10€/tấn, và số lượng hạn ngạch miễn phí còn nhiều, ngành công nghiệp vôi không gặp nhiều khó khăn về tài chính do chi phí CO2. Nhưng hiện nay, với mức giá trên 80€/tấn cho quyền phát thải CO2 và ít hạn ngạch miễn phí hơn, tác động tài chính lớn hơn nhiều. Điều này cũng tạo áp lực nặng nề lên giá sản phẩm.
Trong quá trình nung vôi, rất nhiều CO2 được giải phóng. Đây là một phần của phản ứng hóa học để tạo ra CaO (“Vôi sống”) từ CaCO3 (Đá vôi). Một nguồn phát thải CO2 khác đến từ nhiên liệu được sử dụng trong quá trình nung đá vôi. Khi giá phát thải CO2 tăng, điều này có nghĩa là chi phí của sản phẩm cuối cùng (“Vôi sống”) cũng tăng.
Để duy trì hiệu quả chi phí, cần phải có sự thay đổi. Những sự thật lịch sử cần được đặt câu hỏi, cách sản xuất vôi cần được thách thức. Tất cả đều về việc giảm CO2. Đối với sản xuất vôi, có thể là tất cả mọi thứ từ khai thác không sử dụng nhiên liệu hóa thạch, lựa chọn nhiên liệu trong quá trình nung và thậm chí là thu giữ CO2 được giải phóng bằng công nghệ thu giữ carbon.
Nhưng, khi các nhà sản xuất vôi đang tìm kiếm các lựa chọn giảm thiểu CO2 khác nhau, ngành công nghiệp thép cũng vậy. Một ví dụ rõ ràng về điều này là dự án Hybrit, nơi thép được sản xuất với sự trợ giúp của hydro thay vì carbon. Điều này không chỉ là sự kết thúc của các lò cao ở Bắc Âu, mà còn thay đổi các yêu cầu về kích thước và thành phần hóa học của vôi.
Tóm lại, mọi thứ sẽ thay đổi, các sản phẩm vôi mới sẽ được giới thiệu, các nhiên liệu thay thế sẽ được sử dụng. Nhưng tất cả những điều này đều có mục tiêu rõ ràng là giảm tổng lượng phát thải CO2 trong quá trình sản xuất thép.