Bagong Pamamaraan ng Produksyon ng Bakal ng Tsina na Nagpapalit ng Oras sa Segundo

Ang Bakal ay Patuloy na Hari ng mga Metal

When discussing manufacturing innovation, the attention tends to be concentrated on high tech (robotics, 3D printing) or on rare metals and materials, like tungsten, titanium, rhodium, etc. (follow the links for detailed investment reports for each).

Sa huli, kahit na mahalaga, hindi binabago ng mga pag-unlad na ito ang katotohanang ang karamihan ng mga materyales na ginagamit natin ay mas simple—at walang metal na kasinghalaga sa modernong buhay tulad ng bakal.

Ang bakal at steel ay mga pangunahing materyales na kinakailangan sa napakalaking dami para sa imprastruktura (tulay, reinforced concrete, atbp.), lohistika at transportasyon (sasakyan, riles, tren, pantalan, barko), at hindi mabilang na mga industriyal na gamit (tubo, mga tangke ng imbakan, mga pugon, atbp.).

Ang mga iron oxide ay maaaring magmula sa mga mineral tulad ng hematite, limonite, magnetite, pyrite, goethite, at iba pa, at humigit-kumulang 90% ng lahat ng metal na pinoproseso ngayon ay bakal.

Pinagmulan: FTM Machinery

Sa kabutihang palad, ang bakal ay napakarami sa Earth (5% ng crust ng Earth ayon sa bigat) at sa kalawakan. Gayunpaman, ang pag-convert nito sa magagamit na anyo ay maaaring maging napaka-enerhiya at matagal na proseso. Kaya’t malaking balita na inanunsyo ng mga mananaliksik na Tsino na nakahanap sila ng paraan upang mapabilis ang isang pangunahing hakbang sa paggawa ng bakal, na may produktibidad na tumaas ng 3,600 beses.

Paano Ginagawa ang Bakal?

Ang purong bakal ay ginagawa mula sa bakal‑mayaman na ore, na pinapabago sa mas purong metal sa pamamagitan ng proseso ng smelting.

Mula sa primitibong, mababang‑temperaturang smelter ng Sinaunang Panahon, mas advanced na mga pugon ang nadebelop noong Gitnang Panahon at sa modernong panahon upang makagawa ng bakal nang mas epektibo sa mga temperatura na umabot sa 1,400° hanggang 1,500° C (2,550° hanggang 2,700° F). Ang mainit, pinurong bakal na ito ay kadalasang direktang ipinapadala sa planta ng steel para sa paggawa ng steel, na nagbabawas ng pagkawala ng init.

Kahit na gamit ang mga modernong pamamaraan, ang smelting ng bakal sa blast furnace ay isang mahabang proseso, na tumatagal ng 5‑6 na oras. Ito ay nagiging napaka‑enerhiya, dahil kailangang panatilihin ang mataas na temperatura sa buong proseso, kadalasan gamit ang uling o natural gas.

Ito rin ay nagiging malaking konsumo ng fossil fuels at malaking tagapag‑labas ng greenhouse gases ang produksyon ng bakal at steel. Ang produksyon ng bakal at steel ay responsable para sa hanggang 7% ng kabuuang CO2 emissions, higit pa sa kabuuang emisyon ng EU.

Sa kasalukuyan, karamihan ng pandaigdigang produksyon ng steel ay matatagpuan sa Tsina, na gumagawa ng higit sa 55% ng kabuuang produksyon ng steel sa mundo, sinusundan ng India (7% ng kabuuang produksyon ng steel).

Pinagmulan: GMK Center

Parehong ang Tsina at India ay kadalasang gumagamit ng uling upang gumawa ng bakal at steel, na nagiging partikular na malaking tagapag‑labas ng CO2 ang kanilang mga proseso ng produksyon.

Hydrogen ba ang Papalit sa Uling?

Upang mapalitan ang uling, iminungkahi ang mga pamamaraan ng paggawa ng green steel, kung saan ang pinakamainam na kandidato ay ang paggamit ng hydrogen imbis na uling upang maabot ang kinakailangang mataas na temperatura.

Ang problema ay sa ngayon, tanging napakataas na kalidad na iron ore lamang ang maaaring gamitin kasama ang hydrogen. Mas murang ore na may mababang nilalaman ng bakal ang kakailanganin upang mapantayan ang mas mataas na gastos ng hydrogen kumpara sa uling.

This is true, at least in blast furnaces, but a new process, called flash iron smelting, could be different.

Flash Iron

Inilarawan ng mananaliksik na Tsino na si Propesor Zhang Wenhai at ng kanyang koponan ang proseso sa isang papel na inilathala sa peer‑reviewed na journal na Nonferrous Metals. Ipinapahayag nito na natatapos ang proseso ng paggawa ng bakal sa loob lamang ng tatlo hanggang anim na segundo, kumpara sa limang hanggang anim na oras na kinakailangan ng tradisyunal na blast furnace.

Ang pangunahing ideya ay sa halip na gumamit ng maliliit na pellet ng iron ore, ginagiling ito sa pulbos na napakaliit na mga particle. Pinapayagan nito ang reaksyon na nagiging purong bakal na halos agad-agad, mas kahawig ng isang pagsabog kaysa sa mabagal na pagkatunaw ng ore.

Nagdudulot ito ng flash oxidation ng particle sa loob ng ilang segundo.

Pinagmulan: MDPI

Lansang Vortex ng Bakal

Ang pag-reduce ng iron ore sa pinong mga particle ay hindi isang napakahirap na hakbang o komplikadong teknolohiya. Ang mas mahirap ay ang pag-inject nito sa smelter nang ligtas at epektibo.

Upang lutasin ang isyung ito, ang koponan ni Prop. Zhang ay nakabuo ng isang vortex lance na maaaring mag-inject ng 450 tonelada ng mga particle ng iron ore kada oras. Ang isang reactor na may tatlong ganitong lance ay gumagawa ng 7.11 milyong tonelada ng bakal bawat taon.

Higit sa lahat, ang teknolohiyang ito ay hindi lamang isang laboratoryong eksperimento kundi nagsisimula nang pumasok sa komersyal na produksyon.

Hindi ito naging tagumpay nang magdamag, kundi resulta ng pangmatagalang pagsisikap na nagsimula noong 2013 nang makakuha ang koponan ni Zhang ng patent para sa flash smelting technology na kayang direktang gumawa ng likidong bakal. Inabot ng sampung taon upang pinuhin ang pamamaraan at palakihin ito sa isang pilot plant, na nagpakita na posible ang ligtas, malakihang produksyon.

Pinagmulan: News.com.au

Dapat ding tandaan na si Propesor Zhang ay may karanasan sa pagbabago ng agham ng metalurhiya. Binago niya ang produksyon ng tanso gamit ang katulad na flash smelting technique na kanyang inilapat sa tanso noong 1970s. Ipinagkaloob sa kanya ang unang gantimpala ng National Science and Technology Progress Award noong 2000 at inihalal sa Chinese Academy of Engineering noong 2003.

Mga Estratehikong Layunin ng Tsina

Emisyon ng Carbon

Habang ang Tsina ay nangunguna sa buong mundo sa paggawa ng steel, ang labis na pag-asa ng prosesong ito sa uling ay humahadlang sa ambisyon ng bansa na bawasan ang emisyon ng carbon. Ginagawa rin nitong lubos na umaasa ang industriya nito sa inangkat na uling, lalo na mula sa Australya.

Kaya, may malakas na insentibo ang Tsina na bumuo ng mga alternatibong pamamaraan at ilunsad ang mga ito agad, lalo na kung pinapayagan nitong gamitin ang hydrogen. Kasama ang papel nito bilang lider sa produksyon ng berdeng enerhiya, nasa magandang posisyon ang Tsina upang maging lider sa paggawa ng green steel.

Binabago ba ang Pandaigdigang Pamilihan ng Bakal?

Isa pang bagay na nagpapasikat sa metodong ito ay ang mahusay nitong pagganap sa mga low o medium‑yield na ore. Maaari nitong ganap na baguhin ang pandaigdigang pamilihan ng bakal.

Sa kasalukuyan, ang mataas na kalidad, iron‑rich na ore mula sa Australya ay ang pangunahing suplay ng bakal sa mga smelter at planta ng steel ng Tsina.

Pinagmulan: S&P Global

Kung gagamitin ang flash iron smelting na may hydrogen upang palitan ang mga blast furnace na pinapagana ng uling, maaaring gamitin ang lokal na suplay ng mas mababang kalidad na iron ore.

The relationship between China and Australia has steadily degraded in the past decade, despite China’s dependence on Australian iron. For example, in the 2020 trade war with Australia, iron was excluded from sanctions due to the country’s high dependence on it. So, solving this vulnerability could be seen as a strategic imperative by China, regardless of the economic calculus.

Kumpanya ng Pagmimina ng Bakal

Ang pagbaba ng gastos sa smelting ng bakal at ng emisyon ng carbon ay maaaring gawing mas popular na materyal ang steel kaysa sa ngayon. Pagdating sa pagmimina, ang sukat at magandang heolohiya ay lahat, kung saan ang mababang gastos sa produksyon ay nagbibigay-daan sa mas mataas na kita at kaligtasan sa panahon ng pag-urong, na hindi maiiwasan sa mga pamilihan ng kalakal.

Ang kumpanyang Brazilian na Vale ay ang pinakamalaking prodyuser ng bakal at nikel sa mundo, na may kabuuang 323‑330 milyong tonelada na ginawa noong 2024.

Ang kumpanya ay prodyuser din ng mga metal na mahalaga sa “energy transitions,” tulad ng tanso. Bagaman maaaring mahalaga ang mga metal na ito para sa hinaharap, sa ngayon, ang bakal ang sentro ng kumpanya.

Noong una, mas diversified ang kumpanya ngunit muling nag‑focus sa bakal sa mga nagdaang taon, matapos mag‑divest ng $2B na halaga ng iba’t‑ibang iba pang minahan ng metal at iba pang kalakal tulad ng palm oil.

Pinagmulan: Vale

Malaking Base ng Asset

Ang Vale ay kwalipikado bilang isang medium‑sized na utility company, na nagpapatakbo ng sarili nitong riles, tren, pantalan, at barko upang ilipat ang ore mula sa pagkuha hanggang sa paghahatid sa mga customer.

Nagpoprodyus din ito ng maraming sariling enerhiya, dahil ito ay nagpapatakbo sa mga liblib na rehiyon at hindi maaaring umasa sa pamahalaang Brazilian upang gawin nang maayos ang kanilang trabaho, lalo na dahil sa napakalaking pangangailangan nito sa kuryente.

Karaniwan itong ginagawa gamit ang hydro power, dahil ang negosyo ng pagmimina ay hindi gaanong naiiba sa konstruksyon ng hydro power (earthworks, paghuhukay ng bato gamit ang mga pampasabog, napakalaking dami ng konkreto, mabibigat na makinarya, mega construction projects, pamamahala ng ulan, atbp.).

Ang mga imprastrukturang ito ay sinusuportahan ng R&D center ng kumpanya, mga laboratoryo, daan‑daang geologist, mga training center, atbp.

Paglampas sa mga Nakaraang Responsibilidad

Isang malaking panganib sa isang napakalaking kumpanya ng pagmimina tulad ng Vale ay ang isang malawak na aksidente na nagdudulot ng napakalaking pinsala.

Ito ang nangyari noong 2015, kung saan nagkaroon ng napakalaking sakuna matapos bumagsak ang dam na itinayo ng Vale. At isang katulad na insidente noong 2019.

Ang pagbaha ay nagdulot ng pinakamalalang pangkapaligirang sakuna sa Brazil hanggang ngayon, pumatay ng 19 katao, at naapektuhan ang 39 munisipyo sa dalawang estado, na inilibing sila sa mga produktong basura ng pagmimina.

Mula noon, maraming katulad na dam ang naayos at/o napabuti upang maiwasan ang isa pang kalamidad sa panahon ng tag-ulan.

Binago rin ng kumpanya ang paraan ng operasyon nito, na nag‑invest ng $2.5B sa apat na filtration plant upang lumikha ng dry tailing (ang durog na bato, alikabok, at putik) imbes na wet tailing na nangangailangan ng mga dam. Kaya sa hinaharap, ang aktibidad ng pagmimina ng bakal ay hindi na lilikha ng uri ng basura na nangangailangan ng mga dam.

Ang kumpanya ay aktibong inaayos din ang imahe nito, pinapahayag kung paano ang kanilang aktibidad sa pagmimina, kasama ang isang malaking natural reserve na pinondohan ng kumpanya, ay pangunahing nag-aambag sa pagpapanatili ng kagubatan ng Brazil, habang ang iba ay naging pastulan sa rehiyon.

Pinagmulan: Vale

Sa pangkalahatan, ang Vale ay ngayon nalalampasan na ang mga nakaraang problema nito sa mga ekolohikal na sakuna at nagiging isa sa pinakamahalagang asset ng Brazil at isang pangunahing tagapagtustos ng bakal sa buong mundo, at partikular sa Tsina, isang bansa kung saan ang Brazil ay nagtataguyod ng mas malalim na ugnayan sa pamamagitan ng komersyal na network ng BRICS.