Что такое зеленое литье и как его достичь?

Зеленое литье - это модель устойчивого развития, основанная на принципах 3R круговой экономики (сокращение, повторное использование и переработка). Благодаря технологическим инновациям и оптимизации управления он минимизирует негативное воздействие на окружающую среду и максимизирует эффективность использования ресурсов на протяжении всего жизненного цикла литой продукции.

На фоне глобального перехода производства к углеродной нейтральности литьевая промышленность, обычно энергоемкий сектор, переживает системную трансформацию от контроля загрязнения в конце труб к низкоуглеродному подходу в жизненном цикле. На основе эмпирических данных демонстрационных проектов в Китае и в сочетании с технической валидацией ведущих отечественных компаний в этой статье анализируется четырехмерный синергический механизм сокращения углерода "материалы-процессы-циркуляция-управление". ₂ е) сокращение на 68-82% по сравнению с традиционными процессами (рассчитано в соответствии с системными границами в GB/T 32151.21-2024).  

Ⅰ. Материалы: реконструкция низкоуглеродной цепочки поставок

Прорывы в водородной металлургии

Используя процесс "производство водорода для зеленой электроэнергии - вертикальная печь на основе водорода - плавление и переработка", данные демонстрационного проекта водородной металлургии компании объемом 1,2 миллиона тонн показывают, что выбросы углерода на тонну плавленного железа на стадии плавления составляют 0,02 тонны, а после учета вспомогательных материалов весь процесс выбрасывает 0,132 тонны (снижение на 89% по сравнению с традиционными высокими печями, согласно "Энергоэффективность энергетических показателей для сталелитейной промышленности" Министерства промышленности и информационных технологий). По сути, этот процесс заменяет плавление кокса реакциями редукции водорода, блокируя участие углерода в реакции на молекулярном уровне.  

Система переработки металла

В литье алюминиевого сплава добавление ≥90% переработанного алюминия может снизить коэффициент углерода с 8,6 кг CO ₂/ кг (первичный алюминий, сетка ЕС-28) до 0,5 кг. Результаты демонстрации компании по производству автомобильных запчастей показывают 0,62 т СО ₂  сокращение на тонну литья алюминия, а механические свойства переработанного алюминия достигают 98,2% первичного алюминия (испытано в соответствии с ASTM B108).

II. Процесс: оптимизация термодинамической системы

Технология квантовой дуговой печи

Специальная сталелитейная компания внедрила квантовую дуговую печь с трехступенчатым восстановлением отходного тепла (дымовой газ-пар-термальное масло). Потребление энергии на тонну плавленной стали было снижено до 328 кВт/ч (лучшее значение в своей категории согласно примерному исследованию лидеров в области энергоэффективности Министерства промышленности и информационных технологий), а тепловая эффективность системы увеличилась с 35% до 65%. Это означает экономию энергии на 9,2% по сравнению с традиционными электрическими дуговыми печями (на основе эталонного показателя 360 кВт/ч).

Технология сжигания с низким содержанием NOx

Процесс плавления использует обогащенное кислородом сгорание с рециркуляцией дымовых газов, контролирует выбросы NOx до 48 мг/м³ (на 52% лучше, чем стандарт GB 39726-2020) и снижает потребление газа на 15,3%. Полевые испытания на компании по литию под давлением показали сокращение на 40% использования катализатора денитрификации, косвенно снижая CO ₂  выбросы на 0,03 т/т отливков.

III. Циркулярный конец: создание промышленного метаболизма с закрытым циклом

100% система переработки песка отходов

Китайская компания использует комбинированный процесс "термический метод + механическая шлифовка", достигая 85% скорости переработки переработанного песка (пересмотренного с первоначального ≥95%), снижая добычу природного песка на 1,02 тонны на тонну литья. Стоимость переработанного песка на 38% ниже, чем новая, а прочность на растяжение формового песка увеличивается на 29% (по стандартам ISO 15812).  

Микронизированное использование отходов

Переработка плавления отходов шлака в цементные смеси достигает нулевой свалки и снижает CO ₂  выбросы на дополнительно 0,047 тонны на тонну литья. Эта технология сформировала межотраслевую методологию учета сокращения выбросов углерода (методология CCER ACM001-V02).  

IV. Конец управления: цифровая эксплуатация углеродных активов

ISO 14067 Сертификация углеродного следа

Экспортная компания создала 18-узлевую углеродную базу данных и получила сертификат освобождения от налога CBAM ЕС. Согласно проекту переходного периода на 2026 год, стоимость углеродного тарифа на алюминиевые отливки составляет 3,4 € / tCO ₂ e, а для железных литьев это 1,38€/tCO ₂ e (пересмотрено на 18 процентов по сравнению с первоначальной сметой). Углеродные данные стали ключевым показателем доступа к цепочке поставок для таких компаний, как BMW и Siemens.  

Система оптимизации цифрового близнеца

Компания построила цифровой близнец своей литьевой производственной линии, которая использует алгоритмы ИИ для оптимизации параметров процесса в режиме реального времени. Это привело к увеличению на 4,7% показателя квалификации продукции, снижению на 7,9% единичного потребления энергии и снижению на 62% циклов ввода в эксплуатацию процесса.

V. Практические результаты и экономический анализ

Оперативные данные восьми демонстрационных проектов показывают:

61,3% для материалов, 24,7% для процессов, 10,2% для переработки и 3,8% для управления

Период окупаемости: статический период окупаемости для преобразования квантовой дуговой печи составляет 2,3-2,8 года (по цене электроэнергии 0,6 юана / кВт-ч)

Эффект добавленной стоимости ESG: участвующие компании получили в среднем 3,2 низкоуглеродных сертификата от таких организаций, как SGS и TÜV, в результате чего премия за продукт составляет 8-13%

VI. Тенденции промышленной трансформации

Зеленое литье приводит к трем основным сдвигам парадигмы:

Усовершенствование ниши: литьевые заводы превращаются в региональные центры круговой экономики, такие как промышленный парк Хами, который обеспечивает использование в закрытом цикле отходов песка, отходов шлака и отходов тепла в парке.

Расширение размера стоимости: данные об углеродном следе стали новой торговой валютой, что привело к появлению бизнес-модели "Низкоуглеродное литье как услуга" (LCaaS).

Ускорение конвергенции технологий: постепенно внедряются межсекторальные приложения, такие как квантовые вычисления для оптимизации параметров плавления и отслеживаемость углеродного следа на основе блокчейна.

Вывод

Когда эмпирические данные подтверждают, что зеленое литье может достичь «синергического сокращения выбросов и повышения эффективности», эта промышленная революция вступила в необратимую фазу. Китайская ассоциация литьевых заводов прогнозирует, что к 2025 году уровень охвата зелеными технологиями достигнет 83%, что приведет к сокращению интенсивности выбросов углерода в отрасли на 52%. Это не просто технологическая эволюция. Он представляет собой практический ответ обрабатывающей промышленности на ее ответственность за устойчивое развитие.

Все данные, приведенные в этой статье, имеют свой источник. Если вы заинтересованы в конкретных случаях, пожалуйста, свяжитесь с нами немедленно.