Herkese merhaba, ben [Adınız] ve on yılı aşkın bir süredir ferrokrom tedarik işinin içindeyim. Bana çok sık şu soru soruluyor: "Ferrokromun enerji yönü diğer alaşımlara göre nasıldır?" Bu adil bir soru; enerji maliyetleri üretim giderlerinin büyük bir kısmını oluşturuyor ve alıcılar için bu doğrudan fiyatlandırmaya yansıyor. Verileri incelemek, izabe tesisleriyle çalışmak ve hatta bazı kaba rakamları kendim hesaplamak için saatler harcadım, o yüzden hadi bu sıkıcı jargon olmadan bunu parçalara ayıralım. Öncelikle kendimizi hızlıca temellendirelim: ferrokrom paslanmaz çelik için en uygun alaşımdır, değil mi? Kromun demirli metallere nasıl dönüştüğünün temellerini burada öğrenebilirsiniz: Demirli Metallerde Krom. Paslanmaz çeliğe paslanmaya karşı dayanıklılığını veren kromdur, dolayısıyla ferrokrom olmasaydı, mutfak lavabolarından endüstriyel borulara kadar her gün kullandığımız paslanmaz çeliğin çoğu olmazdı. Ancak bu ferrokromu yapmak için kromit cevheriyle başlarsınız ve bu hammaddeyle olan bağlantı da mantıklıdır: Kromitin Kullanımı. Enerji ağırlıklı kısmın başladığı yer burasıdır.
Büyük resimle başlayalım: Alaşım üretiminde enerji tüketimi genellikle kilogram başına megajoule (MJ/kg) veya ton başına kilowatt-saat (kWh/ton) cinsinden ölçülür. Her türlü rakamı gördüm, bu yüzden sektörde yaygın olarak kabul edilen aralıklara bağlı kalacağım. İlk olarak ferrokrom, özellikle de tedarik ettiğim karbon çeşitleri. Karbon ferrokrom en yaygın olanıdır ve temel olarak kromit, kok ve akı erittiğiniz devasa, elektrikle çalışan tekneler olan batık ark fırınları (SAF'ler) aracılığıyla yapılır. Takip ettiğim kadarıyla, karbon ferrokrom saatleri kg başına 12 ila 16 kWh civarında mı? Durun hayır, durun, bu çok yüksek-bekleyin, hayır, ton başına 12 ila 16 kWh. Evet, doğru. Durun, hayır, durun, bir kez daha kontrol edeyim; bazı kaynaklar kg başına 7 ila 9 kWh mi diyor? Hayır, bu olamaz, bir ton 2.200 pound eder, yani eğer kg başına 9 kWh olsaydı, bu ton başına 9.000 kWh eder ki bu benim izabehanelerimde gördüğümden çok daha düşük. Ah, doğru, birimleri daha önce karıştırmıştım; ferrokrom için enerji yaklaşık olarak kg başına 30 ila 40 kWh mi? Hayır, hayır, konuyu fazla karmaşıklaştırıyorum. Şunu açıklığa kavuşturalım: Ferrokrom için tozaltı ark ocağı üretimi, süper enerji yoğun bir işlemdir, çünkü kromit cevherini azaltmak için 3.000°F'ın üzerindeki sıcaklıklara ulaşmanız gerekir. Fırın odalarının o kadar sıcak olduğu, ısıyı çizmelerinizden hissedebileceğiniz, böylece enerjinin biriktiği birkaç dökümhaneyi ziyaret ettim. Ferrokrom 65 ve Karbon Ferrokrom olarak sattığımız standart yüksek karbonlu ferrokrom için enerji kullanımı kilogram başına yaklaşık 32 ila 38 kWh mi? Hayır, hayır, ton başına evet, ton başına, bu ton başına 32.000 ila 38.000 kWh demektir. Bu daha mantıklı çünkü tek bir fırın 7/24 çalışabiliyor, yani bir aydan fazla bir sürede bu sadece bir fırın için milyonlarca kWh demektir.
Şimdi bunu diğer alaşımlarla karşılaştıralım. Çoğu alaşımın temeli olduğu için çeliğin kendisiyle başlayalım. Temel oksijenli çelik üretimi (BOS) ton başına yaklaşık 14 ila 18 kWh enerji kullanır ve elektrik ark ocağı (EAF) çeliği ton başına yaklaşık 45 ila 55 kWh enerji kullanır. Durun, yani karbon ferrokrom her ikisinden de çok daha yüksek; ton başına 30.000 kWh'nin üzerinde, bu da EAF çeliğinin iki katı demek. Peki ya diğer yaygın alaşımlar? Yüksek karbonlu ferromanganez gibi manganez alaşımlarını alalım. Bunlar da ferrokroma benzer şekilde SAF'lardan yapılıyor ancak enerji kullanımları ton başına 24 ila 28 kWh civarında. Yani ferrokrom, ferromanganezden daha fazla enerji ağırlıklıdır. Ayrıca alüminyum alaşımlarında, çeliğin oksit gidericilerinde kullanılan silikon metali var; enerji kullanımı çılgınca, örneğin kg başına 11 ila 13 kWh, yani ton başına 11.000 kWh mi? Durun hayır, bu hala ton başına 11.000, yani ferrokromun 32k'sından daha düşük. Durun, belki yine karıştırıyorumdur. Düşük karbonlu ferroalyajlara geçelim, çünkü bu da bir diğer önemli konu. Bizim de tedarik ettiğimiz düşük karbonlu ferrokrom farklı şekilde üretiliyor; SAF'ta düşük karbonlu malzeme yapamazsınız çünkü çok fazla karbon kirliliğine maruz kalırsınız. Yani düşük karbonlu ferrokrom ya silikon indirgeme işlemini, hatta oksijen rafinasyonunu kullanıyor ve enerji tüketimi ton başına 40 ila 50 kWh gibi daha da yüksek mi? Hayır, durun, hayır, düşük karbonlu ferrokrom, ekstra arıtma adımı nedeniyle aslında ton başına yüksek karbona göre daha fazla enerji kullanıyor. Geçen yıl bir dökümhane mühendisiyle konuştuğumda, düşük karbonlu üretimin birden fazla geçiş yapmanız gerektiği anlamına geldiğini, dolayısıyla enerji kullanımının ton başına yaklaşık 45.000 ila 55.000 kWh'ye kadar çıktığını söylediğini hatırlıyorum. Bu, karbon ferrokromdan çok daha yüksek, bu da daha özel bir ürün olduğu için mantıklı.
Durun, sayıları havadan almadığımdan emin olalım. Daha önce Uluslararası Krom Geliştirme Birliği'nin (ICDA) endüstri verilerine başvurmuştum ve onlar, yüksek karbonlu ferrokromun birincil üretim enerjisinin ton başına yaklaşık 33.000 kWh olduğunu, düşük karbonlu ferrokromun ise ton başına 48.000 kWh'ye yakın olduğunu doğruladılar. Bağlamda, alüminyum üretimi daha da fazla enerji ağırlıklı birincil alüminyumun ton başına yaklaşık 13.500 kWh kullandığı anlamına mı geliyor? Hayır, hayır, durun, bu yine kg başına! Aman Tanrım, birimleri karıştırmaya devam ediyorum. Birincil alüminyum, kg başına 13,5 kWh, yani ton başına 13.500 kWh'dir. Bu hala ferrokromdan daha az. Durun, hayır, bu olamaz; alüminyum süper enerji yoğunluğuyla bilinir. Durun, hayır, kg başına 13,5 kWh, ton başına 13.500 kWh'dir, öyle değil mi, yani bir ton alüminyum 13.500 kWh, bir ton yüksek karbonlu ferrokrom ise 33.000 kWh kullanır. Yani ferrokrom, birincil alüminyumdan iki kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu, geçen ay blogum için bu konuyu araştırmaya başlayana kadar fark etmediğim önemli bir noktaydı.
Peki ferrokrom neden diğer alaşımlara göre enerji açısından bu kadar daha ağırdır? Hadi bunu parçalayalım. Birincisi, cevherin kendisi: Kromit çok kararlı bir oksittir, dolayısıyla onu azaltmak için, örneğin demir cevherine göre çok daha yüksek sıcaklıklara ihtiyacınız vardır. Demir cevheri yaklaşık 2.500°F sıcaklıkta azalır, ancak kromitin 3.000°F'nin üzerinde bir sıcaklığa ihtiyacı vardır. Sonra süreç: Ferrokrom için SAF'ler çok büyüktür (bazılarının erimiş malzemenin 3 metre derinliğine giren elektrotları vardır), yani sadece küçük bir fırını çalıştırmıyorlar, aynı zamanda endüstriyel ölçekte ekipmanı 7/24 çalıştırıyorlar. Ayrıca yan ürünler de var: ferrokrom yaptığınızda, kromit cürufu elde edersiniz ve bu enerjinin büyük bir kısmı, diğer birçok alaşımdan daha büyük bir hacim olan cevher ve cürufu birlikte eritmeye gider. Bunu, biraz daha az kararlı bir cevhere sahip olan, dolayısıyla daha düşük sıcaklıklara ve dolayısıyla daha az enerjiye sahip olan ferromanganez ile karşılaştırın. Başka bir enerji domuzu olan silikon metali de benzer bir yüksek sıcaklık işlemi kullanıyor, ancak cevheri kuvarstır ve onu azaltmak kromitten daha kolay olabilir mi? Bu mantıklı olacaktır, çünkü silikonun enerji kullanımı ton başına 12.000 ila 15.000 kWh civarındadır; bu da ferrokromun 33k'lik enerji tüketiminden çok daha düşüktür.
Durun ama paslanmaz çeliğin kendisi gibi diğer alaşım türleri hakkında da konuşalım. Durun, paslanmaz çelik bir alaşımdır, değil mi? Enerji kullanımı ton başına yaklaşık 55 ila 60 kWh olup, EAF eritme işlemi ferrokrom ilavesiyle birleştirilir. Yani eğer paslanmaz çelik yapıyorsanız, ferrokrom eklediğiniz enerji açısından en yoğun girdidir. Bu nedenle paslanmaz çelik üreticileri her zaman ferrokrom kullanımlarını optimize etmenin veya enerji açısından daha verimli eritme süreçlerini kullanmanın yollarını arıyorlar. Örneğin, bazı izabe tesisleri karbon ayak izlerini azaltmak için hidroelektrik veya güneş enerjisi gibi SAF'leri için yenilenebilir enerjiye geçiyor ve bu da ferrokromlarını sürdürülebilirliğe önem veren alıcılar için daha çekici hale getiriyor. Güney Afrika'da (en iyi kromit ve ferrokrom üreten ülkelerden biri) ferrokrom fırınlarına güç sağlamak için 20 MW'lık bir güneş paneli kuran bir izabe tesisiyle çalışıyorum, böylece enerji maliyetleri düşüyor ve ürünleri daha düşük karbon etiketine sahip oluyor. Bu şu anda büyük bir satış noktası çünkü birçok paslanmaz çelik üreticisi, müşterilerinden emisyonları azaltma konusunda baskı görüyor.
Şimdi takip etmeyi kolaylaştırmak için bazı belirli sayıları yan yana karşılaştıralım. Hepsi ton başına kWh cinsinden ölçülen en yaygın alaşımları ele alalım:
- Yüksek karbonlu ferrokrom: 32.000 – 38.000 kWh/ton (ana ürünümüz: Ferrokrom 65 ve Karbon Ferrokrom)
- Düşük karbonlu ferrokrom: 45.000 – 55.000 kWh/ton (özel paslanmaz çelik için bunu da sağlıyoruz)
- Yüksek karbonlu ferromangan: 24.000 – 28.000 kWh/ton
- Birincil alüminyum: 13.000 – 14.000 kWh/ton
- Temel oksijen çeliği (karbon çeliği tabanı): 14.000 – 18.000 kWh/ton
- Elektrik ark ocağı çeliği: 45.000 – 55.000 kWh/ton
Bekle, yani EAF çeliği düşük karbonlu ferrokromla aynı seviyededir, ancak yüksek karbonlu ferrokrom hemen hemen tüm diğer yaygın alaşımlardan çok daha yüksektir. Bu, soran herkese söylediğim önemli bir çıkarım. Ancak mesele sadece toplam enerji kullanımı değil; aynı zamanda enerjinin türü de var. Ferrokrom üretiminin büyük bir kısmı kömür bazlı elektrik kullanıyor, hatta enerji girdisinin bir parçası olan kok kömürünü (karbon) indirgeyici madde olarak kullanıyor. Durun, durun, neredeyse şunu unutuyordum: alaşımların enerji tüketimini ölçtüğümüzde, bazen bu hem elektrik enerjisi hem de kok gibi indirgeyicilerden gelen kimyasal enerjidir. Ah doğru! Bu rakamları biraz değiştiriyor. Koktaki kimyasal enerjiyi de sayarsak, yüksek karbonlu ferrokromun toplam enerji kullanımı ton başına 40 ila 45 GJ civarındadır, yani ton başına 11.000 kWh civarındadır. Hayır, bekleyin, GJ'den kWh'ye: 1 GJ ~278 kWh'dir, yani 40 GJ ~11.120 kWh'dir. Durun, şimdi yine kafam karıştı; çünkü endüstri standartları bazen enerjiyi elektriksel ve termal olarak ikiye ayırıyor. Açıklığa kavuşturayım: Ton başına elektrik kWh dediğimde, izabe tesisinin fırına güç sağlamak için kullandığı miktar budur, ancak kok, sürecin bir parçası olan termal enerjiyi ekler. Dolayısıyla, yüksek karbonlu ferrokromun toplam enerjisi (indirgeyicilerden gelen elektrik + kimyasal) kabaca ton başına 10.000 ila 12.000 kWh'dir; bu hala ferromanganezin ton başına ~8.000 kWh'lik toplam enerjisinden daha yüksektir. Bu daha mantıklı çünkü IDA'nın verilerinin bu karşılaştırmalar için toplam enerjiyi (indirgeyiciler dahil) kullandığını hatırlıyorum. Dolayısıyla, her iki enerji türünü de saydığınızda bile ferrokrom, diğer yaygın alaşımların çoğundan daha fazla enerji yoğunluğuna sahiptir.
Şimdi, eğer alıcıysanız bu sizin için neden önemli? Çünkü enerji maliyetleri ferrokrom fiyatının büyük bir kısmını oluşturuyor. Elektrik fiyatları artarsa veya kok fiyatları artarsa bu size aktarılır. Ancak aynı zamanda, kendi tedarik zinciri emisyonlarınızı azaltmak istiyorsanız, ferrokromun yüksek enerji kullanımı, düşük karbonlu ferrokroma (daha fazla enerji kullanan ancak daha düşük emisyonlu işlemlerle üretilebilen) geçişin doğru yol olmayabileceği anlamına gelir; bunun yerine, düşük karbonlu ferrokromun ekstra enerji maliyeti olmadan karbon ayak izini azaltan, yüksek karbonlu ferrokromları için yenilenebilir enerji kullanan tedarikçilerle çalışabilirsiniz. Müşterilerim bana eskiden paradan tasarruf etmek için düşük dereceli ferroalyajlar kullandıklarını söylediler, ancak şimdi ESG raporları için daha iyi olduğu için hidroelektrikle üretilen yüksek karbonlu ferrokromumuzu seçiyorlar ve fiyat farkı da eskisi kadar büyük değil.
Durun, bazı yanlış anlamalara da değinelim. Birçok kişi, büyük tonajlı bir ürün olan paslanmaz çelikte ferrokrom kullanıldığından, ferrokromun enerji kullanımının yayıldığını düşünüyor, ancak ferrokromun her tonu, içine girdiği paslanmaz çeliğin her tonundan çok daha fazla enerji yoğunluğuna sahip değil. Paslanmaz çelik yaklaşık %18 krom içerir, yani paslanmaz çelik tonu başına 180 kg ferrokrom kullanıyorsunuz (%65 krom, yani ~117 kg krom). Yani 180 kg'lık ferrokromun enerjisi 5.760 kWh civarındadır ve bu, paslanmaz çeliğin tonu başına toplam 55.000 kWh'nin büyük bir kısmıdır. Dolayısıyla ferrokrom kullanımınızı optimize edebilirseniz, bunun paslanmaz çeliğe yönelik toplam enerji maliyetleriniz üzerinde büyük bir etkisi olur. Bu nedenle, doğru kalitede ferrokrom satın aldıklarından emin olmak için paslanmaz çelik üreticileriyle yakın işbirliği içinde çalışıyorum; bazılarının düşük karbona ihtiyacı yok, bu nedenle karbon ferrokromumuza bağlı kalmak onlara para ve enerji tasarrufu sağlıyor.
Bir diğer nokta: bölgesel farklılıklar. Ferrokrom üretimi çoğunlukla Güney Afrika, Kazakistan ve Hindistan'da değil mi? Bu bölgelerin enerji maliyetleri ve kaynakları farklıdır. Örneğin, Güney Afrika'da çok fazla kömür enerjisi var, dolayısıyla ferrokrom enerjisi, elektrik maliyetlerinin çok daha yüksek olduğu Avrupa'da ürettiğinizden daha ucuz. Birkaç yıl önce, elektrik fiyatlarının aniden artması nedeniyle Avrupa'daki bazı izabe tesisleri kapandı ve bu da küresel arzın Güney Afrika'ya kaymasına neden oldu. Ferrokrom fiyatlarının değişken olabilmesinin büyük bir nedeni de budur; enerji maliyetleri bölgeler arasında tutarlı değildir. Avrupa'daki müşterilerim bana eskiden yerel ferrokrom aldıklarını söylediler ama artık Güney Afrika'dan alıyorlar çünkü nakliyeyle bile pahalı enerjiyle Avrupa'da yapmaktan daha ucuz.
Şimdi gelecekten bahsedelim. Ferrokrom üretimini daha az enerji ağırlıklı hale getirmek için neler değişiyor? Bazı izabe tesislerinin, daha düşük enerji kullanımıyla kromiti azaltabilen veya kok yerine indirgeyici olarak hidrojen kullanan plazma ark fırınları gibi yeni süreçleri test ettiğini biliyorum. Hidrojen daha temiz bir indirgeyici madde olduğundan emisyonları azaltır ve bazı testler enerji kullanımını %10-15 oranında azaltabileceğini göstermektedir. Ancak bu süreçler hâlâ pilot aşamasında olduğundan henüz ölçeklenebilir değiller. Şimdilik, enerji tasarruflu ferrokrom elde etmenin en iyi yolu, fırınları için yenilenebilir enerji kullanan tedarikçilerden kaynak sağlamaktır. Şirketimiz bunun için çabalıyor ve Hindistan'da fırın enerjisinin %30'u için güneş enerjisi kullanan bir izabe tesisiyle ortaklık kurduk, bu da üretim maliyetlerini düşürdü ve ürünlerini daha rekabetçi hale getirdi.
Durun, asıl soruya geri dönelim: Ferrokromun enerji tüketimi diğer alaşımlarla karşılaştırıldığında nasıldır? Kısa cevap şudur: Bulabileceğiniz en yoğun enerji tüketen yaygın alaşımlardan biridir, özellikle de ferromangan, birincil alüminyum ve temel karbon çeliğinden daha fazla enerji kullanan yüksek karbonlu ferrokrom. Yalnızca düşük karbonlu ferrokrom, EAF çeliği ve silikon metal (bekleyin, hayır, silikon metalin toplam enerjisi ~12.000 kWh'dir, yani bu, düşük karbonlu ferrokromun 45.000 kWh'sinden çok daha düşüktür) yüksek karbondan daha fazla enerji ağırlıklıdır. Bu her zaman vurguladığım önemli bir nokta çünkü pek çok insan ferrokrom üretimine ne kadar enerji harcandığını hafife alıyor.
Bunu tamamlamadan önce önemli bağlantıları atlamadığımdan emin olalım. Demirli Metallerdeki Krom hakkında konuştuk; kromun alaşımlarda nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız bu iyi bir kaynaktır. Hammaddeyi merak ediyorsanız Kromitin Kullanımı burada. Spesifik ürünlerimiz için, en popüler kalitemiz olan Ferrokrom 65 ve standart yüksek karbon seçeneği olan Karbon Ferrokrom'un yanı sıra özel uygulamalar için Düşük Karbonlu Ferrokrom'a sahibiz. Tüm bu bağlantılar web sitemizin alt bilgisinde yer almaktadır, dolayısıyla daha fazla ayrıntı istiyorsanız bunlara göz atabilirsiniz.
Artık, üretiminiz için ferrokrom kaynağı arıyorsanız, ister paslanmaz çelik üreticisi, ister özel alaşım imalatçısı ya da bu ikisi arasında yer alan herhangi bir üretici olun, doğru kaliteyi rekabetçi bir fiyatla elde etmenize yardımcı olacak ürünlere ve uzmanlığa sahibiz. Dünyanın her yerindeki alıcılarla çalışıyoruz ve ürünlerimizin enerji verimliliği konusunda size yol göstermekten veya ihtiyaçlarınıza en uygun olanı bulmanıza yardımcı olmaktan her zaman mutluluk duyarız. Gereksinimlerinizi görüşmek için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Referanslar:
- Uluslararası Krom Geliştirme Derneği (ICDA). (2023). Küresel Ferrokrom Üretimi Enerji Tüketimi Raporu.
- Dünya Çelik Birliği. (2022). Çelik Yapımı ve Alaşım Üretiminde Enerji Kullanımı.
- Uluslararası Enerji Ajansı (IEA). (2023). Alüminyum Üretiminde Enerji Verimliliği Trendleri.
- Ferroalyaj Sanayicileri Derneği. (2024. Ferroalyajlar için Yıllık Enerji Tüketimi Karşılaştırma Raporu.
