Hören Sie, wie unsere Experten darüber sprechen, wie die Priorisierung von Haltbarkeit und Dämmung bei feuerfesten Materialien den Energieverbrauch senkt, welche Materialien verwendet werden sollten (und welche nicht), um weitere nachhaltige Vorteile zu erzielen, und wie unverbrannte Ziegel die Temperaturen senken und gleichzeitig ihre Eigenschaften beibehalten können.
Mit:
- Adrian Garcia, Business Unit Manager, Industrial Solutions, Lubricants & Energy | IMCD
- Mats Dahmen, Global Business Development Manager, Industrial Solutions | IMCD
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Die Reduzierung des Energieverbrauchs scheint ein Schlüssel zur Senkung der Emissionen in energieintensiven Branchen zu sein. Was können also diejenigen tun, die mit feuerfesten Materialien arbeiten, um dies zu priorisieren? Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
Warum ist das Thema Energiereduzierung jetzt so wichtig?
Heute macht die industrielle Produktion einen erheblichen Teil der CO₂-Emissionen aus. So entfallen beispielsweise 7% der Emissionen auf die Zementherstellung und weitere 8% auf die Stahlproduktion.
Energieintensive Branchen werden derzeit von Themen wie der CO2-Steuer und in den letzten Jahren von den steigenden Energiekosten stark betroffen sein, weshalb diese Branchen alternative Wege finden müssen, um sowohl ihre Kosten als auch ihre Emissionen zu senken. Betrachtet man speziell feuerfeste Materialien, deren Betrieb über 1800 Grad Celsius beträgt, so gibt es viele Möglichkeiten, den Energieverbrauch zu senken, und es muss eine Änderung vorgenommen werden, um eine nachhaltigere Arbeitsweise zu erreichen
Welche Herausforderungen müssen mit feuerfesten Materialien angegangen werden, um die Emissionen zu reduzieren?
Interessanterweise stammen 90% der bei der Stahl- und Zementherstellung verbrauchten Energie ausschließlich aus Öfen, und alle Öfen und Öfen, die bei der Stahl- und Zementherstellung verwendet werden, haben kleine Bereiche, die extremen Bedingungen aufgrund hoher Temperaturen, Chemikalien und Flüssigkeitsinfiltration ausgesetzt sind. Diese Bedingungen zwingen die Hersteller, die Produktion einzustellen und die feuerfeste Auskleidung zu erneuern, was zu einer Produktionspause führt, die Zeit und Material erfordert und enorme Mengen an Energie verbraucht, wenn die Reparaturen abgeschlossen sind und die Produktion wieder aufgenommen wird. Wir haben es hier also mit zwei Dingen zu tun: Haltbarkeit und Isolierung.
Was sind erfolgreiche Methoden zur Erhöhung der Haltbarkeit und Isolierung von feuerfesten Materialien?
Bei der Haltbarkeit besteht das Ziel darin, die Leistung der feuerfesten Auskleidung zu verbessern, damit sie länger hält. Dies wird auf eine von drei Arten erreicht:
- Der Ersatz von Mineralien durch synthetische Produkte, z. B. durch die Umstellung von Tafelaluminium auf mineralische Materialien wie Bauxit, Andalusit oder sogar MgO;
- Verringerung der Verwendung von Grundsteinen aus MgO und Dolomit sowohl bei der Zement- als auch bei der Stahlherstellung; ODER
- Hinzufügen von nichtoxidischen Materialien und Zusatzstoffen zu Formulierungen.
Bei der Isolierung galten feuerfeste Dämmstoffe jahrelang nicht als Priorität, aber jetzt konzentrieren sich viele auf diese Materialien, da sie bei der Kosteneinsparung eine entscheidende Rolle spielen können. Ein Ansatz ist die Entwicklung maßgeschneiderter thermischer Studien mit passenden Dämmstoffen. Auf diese Weise können wir maßgeschneiderte Produkte anbieten, die auf Geräten, Prozessen und den genauen Anforderungen des Endherstellers basieren. Wir haben festgestellt, dass dies einen immensen Nutzen bringt, wenn es um die Reduzierung des Energieverbrauchs bei feuerfesten Materialien geht.
Ein weiterer Ansatz, den wir gesehen haben, ist die Umstellung von herkömmlichen feuerfesten Materialien auf moderne Lösungen wie ultraleichte Gussteile. Dadurch kann der Energieverbrauch reduziert und die Ableitung der Wärme aus den Brennöfen verhindert werden. Dies ist besonders erfolgreich bei der Senkung des Energieverbrauchs in Stahl- und Zementwerken.
Warum ist die Verwendung dieser Materialien wichtig und welche Vorteile können sie für den Produktionsprozess haben?
Die Herstellung feuerfester Materialien, insbesondere aus Ziegeln, ist ein hochenergetischer Prozess, der kontrolliert oder angepasst werden muss, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Um sich weniger auf Ziegel zu verlassen, setzt die Branche zunehmend auf monolithische Gussteile, die den Energieverbrauch sowohl bei der Herstellung feuerfester Materialien als auch bei der Endmarktherstellung senken. Da Ziegel gebrannt oder getempert werden müssen und die Gießteile nur gemischt werden müssen, haben Gießgüter beeindruckende Ergebnisse, einschließlich des Potenzials:
- Durch eine schnellere Installation sparen
- Weniger Energie in Anlagen und Produktion benötigen
- Kosten sparen, da weniger Mitarbeiter vor Ort sind und der Energiebedarf sinkt
- Gleiche Fähigkeiten und eine bessere Leistung (im Vergleich zu Ziegeln)
In Situationen, in denen die Ziegelproduktion immer noch erforderlich ist, kann die Priorisierung unverbrannter Ziegel Vorrang haben reduzieren Sie die benötigte Energiemenge. Ungebrannte Ziegel benötigen weniger Wärmebehandlung und können getempert statt gebrannt werden, wodurch die für den Prozess erforderlichen Temperaturen gesenkt werden.
Darüber hinaus verändern Additive die Spielregeln. Die Verwendung von Zusatzstoffen:
- Unterstützt den Transport von Ziegeln, ohne dass sie gebrannt werden müssen, wodurch das Anlassen von >1200ºC auf 200/300ºC reduziert wird;
- Trägt dazu bei, die für Transport und Installation erforderlichen Eigenschaften und die Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten; und
- Unterstützt die Herstellung von besser ungeformten Materialien, die einfacher zu installieren und zu verwenden sind.
Letztlich ermöglichen es Additive, den Energieaufwand für die Herstellung unverbrannter Ziegel massiv zu reduzieren, ohne Kompromisse eingehen zu müssen auf Dichte, Qualität oder Leistungsfähigkeit.
Was muss bei der Umstellung auf diese Materialien beachtet werden?
Die häufigsten Fehler bei der Verwendung monolithischer Materialien liegen in menschlichem Versagen. Wir beobachten, dass häufig zwei Fehltritte passieren, die dem Ansatz abträglich sind:
- Der erste besteht darin, Wasser beizumischen, um die Durchflussfähigkeit zu erhöhen. Oft wird überschüssiges Wasser hinzugefügt, in der Hoffnung, bei der Installation von Gießanlagen vor Ort einen besseren Durchfluss zu erreichen. Dieser Ansatz funktioniert jedoch nicht. Wasser ist der größte Feind bei feuerfesten Materialien, und das Hinzufügen von Wasser könnte den gesamten Prozess ruinieren. Die Verwendung von Fließmitteln, Dispergiermitteln als Additive, ist eine bessere Alternative.
- Die zweite ist die Verwendung der falschen Additive, um den Abbindeprozess zu beschleunigen. Viele entscheiden sich dafür, Additive zu verwenden, um die Abbindegeschwindigkeit zu erhöhen, sind sich aber nicht bewusst, dass die Verwendung des falschen Additivs negative Auswirkungen haben kann, z. B. wenn der Abbindevorgang zu schnell oder gar nicht abläuft. Die Lösung besteht darin, sich auf additive Verpackungen zu verlassen, die sich auf einfach zu verarbeitende, „geschlossene“ Formulierungen konzentrieren, um unabhängig von den Bedingungen (Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur usw.) die gleiche Leistung zu gewährleisten.
Um Leistungsprobleme zu vermeiden, ist es am besten, einfach zu installierende Materialien zu verwenden und das Gesamtbild der Rezeptur von Anfang an zu berücksichtigen.
IMCD Industrial Solutions | Sustainable Solutions Program
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