알루미늄 탈탄소화에서 불활성 양극의 역할

Jun 07, 2023

불활성 양극은 1차 알루미늄 생산에서 배출물을 제거하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

불활성 양극을 사용하는 혁신적인 새로운 공정으로 생산된 엘리시스 알루미늄 잉곳

사과

알루미늄은 강철 다음으로 세계에서 두 번째로 많이 사용되는 금속입니다. 알루미늄은 믿을 수 없을 정도로 가볍고, 쉽게 성형할 수 있으며, 전기 전도성이 높으며, 부식에 강합니다. 탄산음료 캔, 호일 랩과 같은 일상 필수품과 동의어인 것은 소비재에만 해당되는 것이 아닙니다. 이는 또한 그리드 인프라, 태양열 설치, 풍력 터빈 부품 및 전기의 핵심 구성 요소인 청정 에너지 경제로의 전환에도 중요합니다. 차량. 동시에 알루미늄 생산은 기후 변화의 중요한 원인입니다. 알루미늄 산업은 전 세계 온실가스(GHG) 배출량의 2%를 담당하고 있으며, 알루미늄 소재에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 개입이 없다면, 기후 행동에 필요한 자료는 기후 발전에 중요한 장벽이 될 것입니다.

이러한 기후 문제를 해결하려면 해당 부문에서 두 가지 보완적인 변화를 취하는 것이 중요합니다. 즉, 알루미늄 생산에 사용되는 전기는 탈탄소화되어야 하며, 알루미늄 제련소는 공정 배출을 줄이거나 제거하기 위해 첨단 기술을 배포해야 합니다. 청정 전력은 전자의 배출을 제거할 수 있지만, 공정 배출은 줄이기가 더 어렵습니다. 불활성 양극은 이러한 과제를 해결할 수 있는 유망한 기술입니다. 이 최첨단 기술을 연구, 개발 및 배포하는 데 투자하지 않으면서 탄소 절감 솔루션이 절실히 필요한 부문의 테이블 위에 남겨 두는 것입니다.

알루미늄 탈탄소화에서 불활성 양극이 수행할 수 있는 역할을 이해하려면 알루미늄 생산에서 배출이 어떻게 생성되는지 이해하는 것이 중요합니다. 거의 모든 부문의 배출량(96%)은 먼저 알루미늄 광석(보크사이트로 알려짐)을 알루미나(대부분 현장에서 연료를 연소하여)로 전환한 다음 전기에 크게 의존하는 공정인 전기 분해를 통해 해당 알루미나를 알루미늄으로 줄이는 데서 발생합니다. 전기분해 공정만으로도 해당 부문 온실가스 배출량의 거의 80%를 차지합니다.

전기분해 공정은 1800년대 후반부터 사용되었습니다. 탄소 양극은 알루미나와 빙정석이라는 용융염의 혼합물에 삽입되고 전류는 탄소 양극을 통해 혼합물로 흐릅니다. 이 과정을 통해 알루미나에서 산소가 제거되고 탄소 양극과 재결합하여 이산화탄소(CO2)가 생성됩니다. 이로 인해 순수 알루미늄이 최종 제품으로 남게 됩니다.

최종 단계에서 CO2를 배출하는 것은 순수한 알루미늄을 추출하는 데 필수적이기 때문에 전기분해로 인한 공정 배출은 제거하기 어렵습니다.

탄소 양극은 화학 반응으로 인한 CO2 배출 외에도 과불화화학물질(PFC)의 방출을 유발할 수도 있습니다. PFC는 전기분해에 사용되는 염의 불소가 양극의 탄소와 결합할 때 생성됩니다. 전기분해 중에 생성된 PFC는 지구 온난화 지수가 각각 CO2 강도의 6,500배 및 9,200배에 달하는 매우 강력한 온실가스입니다. 2021년 켄터키에 있는 Century Aluminium의 Sebree 공장은 자동차 40,000대의 배출량에 해당하는 24톤의 PFC를 배출했습니다. 이러한 가스의 강력한 효능으로 인해 탄소 양극에서 발생하는 공정 배출을 완화해야 할 필요성이 추가됩니다.

불활성 양극은 알루미늄 생산에서 공정 배출을 줄이거나 제거할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 불활성 양극은 다양한 재료로 만들 수 있으며 탄소 양극과 동일한 역할을 합니다. 탄소 양극을 불활성 양극으로 교체하면 알루미늄 제련소에서 직접적인 CO2 배출이 제거되고 대신 순수한 산소가 배출됩니다. 또한, 불활성 양극은 알루미늄 생산 중에 PFC를 생성하는 공정을 제거합니다.

불활성 양극은 지역 대기 오염을 줄일 수 있습니다. 불활성 양극은 기후상의 이점 외에도 이산화황(SO2) 오염을 줄일 수 있는 기회도 제공합니다. 탄소 양극은 황을 함유한 코크스와 콜타르 피치를 구워서 생산됩니다. SO2는 제련 중에 공기 중의 산소가 탄소 양극의 황과 반응할 때 생성됩니다. 불활성 양극을 사용하면 이 반응이 발생하지 않아 제련 공정에서 SO2 배출이 제거됩니다.