La Fabricación de Acero en Horno de Arco Eléctrico (EAF) Abraza Oportunidades Prometedoras en China, Impulsando un Futuro Brillante para la Generación de Oxígeno VPSA

1. Necesidad de Desarrollar el Proceso Corto de Fabricación de Acero en Horno de Arco Eléctrico (EAF)

Alcanzar el pico de carbono para 2030 y la neutralidad de carbono para 2060 es una decisión estratégica significativa tomada por el gobierno chino y un compromiso solemne con el mundo. Desde la reforma y apertura, la industria del acero de China se ha desarrollado rápidamente. La producción de acero crudo aumentó de 31,78 millones de toneladas en 1978 (que representaba el 4,4% del total mundial) a superar los 100 millones de toneladas por primera vez en 1996, alcanzando 101,24 millones de toneladas (13,5% del total mundial), convirtiendo a China en el mayor productor de acero del mundo, y luego superó los mil millones de toneladas en 2020 con 1.053 millones de toneladas (56,7% del mundo).

Aunque se produjo un ligero descenso en los últimos 3 años, aún alcanzó 1.013 millones de toneladas en 2022 (aproximadamente el 54% del mundo). El sector del hierro y

Por lo tanto, reducir de manera efectiva las emisiones de carbono en el proceso de producción de acero se ha convertido en un gran desafío que la industria siderúrgica y el país en su conjunto deben abordar con urgencia.

La baja proporción de producción de acero en horno de arco eléctrico (EAF) es una de las principales razones de las altas emisiones de carbono, el consumo de energía y la contaminación en la industria siderúrgica de China.

A nivel mundial, la participación de la fabricación de acero en EAF en la producción total ha aumentado del 7,3% a principios de la década de 1950 al 32%-35% en la actualidad. En países como Irán, Turquía, Estados Unidos e India, representa más del 50%, y en algunos incluso supera el 90%. Según la Asociación China del Hierro y el Acero, en 2022, la producción de acero en EAF en China representó solo el 9,7% de la producción total de acero crudo, muy por debajo del promedio global del 30%.

En comparación con el proceso largo tradicional de alto horno-convertidor, el proceso corto de EAF que utiliza únicamente chatarra reduce el consumo de energía por tonelada de acero en aproximadamente un 50%, las emisiones de residuos sólidos en aproximadamente un 96%, las emisiones de gases residuales en aproximadamente un 78%, las emisiones de carbono en aproximadamente un 73% y los contaminantes atmosféricos totales en aproximadamente un 90%. Siguiendo los patrones de desarrollo industrial de los países desarrollados, si la producción total de acero de China se mantiene constante y la proporción de fabricación de acero en EAF aumenta al 30% para 2035, las emisiones de dióxido de carbono podrían reducirse aproximadamente en un 15%. Por lo tanto, los beneficios de ahorro de energía y reducción de emisiones de desarrollar el proceso corto de EAF son muy significativos.

Además, la fabricación de acero en proceso corto de EAF ofrece ventajas adicionales, como la capacidad de iniciar y detener la producción según sea necesario, alta eficiencia y flexibilidad, y el potencial de servir como centro de reciclaje de residuos urbanos. En consecuencia, enfatizar el desarrollo del proceso corto de EAF, que utiliza principalmente chatarra como materia prima, es una decisión estratégica crucial para lograr un desarrollo sostenible en la industria siderúrgica.

2. La fabricación de acero en EAF en China está aprovechando oportunidades de desarrollo favorables

La fabricación de acero en EAF en China está encontrando oportunidades de desarrollo favorables, reflejadas en tres áreas principales:

1) Mayor disponibilidad de recursos de chatarra:

Se estima que para 2025, China generará más de 300 millones de toneladas de chatarra. La liberación sustancial de recursos de chatarra proporciona una base sólida para el desarrollo de la fabricación de acero en EAF.

2) Promoción por las tendencias de desarrollo bajo en carbono en la industria siderúrgica:

La intensidad de emisiones de carbono del proceso largo de alto horno-convertidor (BF-BOF) es significativamente mayor que la del proceso corto de EAF con chatarra. La inclusión de la industria siderúrgica en el mercado nacional de comercio de emisiones de carbono y la introducción de políticas de impuestos al carbono mejorarán aún más la competitividad del proceso corto de EAF. Además, la incorporación de datos de huella de carbono y medidas de reducción de carbono en los indicadores de productos de acero por parte de los usuarios de acero especializado de alta gama también promoverá el desarrollo de la fabricación de acero en EAF.

3) Estímulo por políticas nacionales:

Desde 2016, se han emitido una serie de políticas y documentos a nivel nacional y provincial para fomentar el desarrollo de la tecnología de fabricación de acero en EAF. En particular, en agosto de 2019, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información (MIIT) emitió un documento que proponía explícitamente que para finales de 2025, la proporción de capacidad de EAF reemplazada y construida por cada provincia no debería ser inferior al 30% de la capacidad total de producción asumida. Esto proporciona un entorno político favorable para el desarrollo de la fabricación de acero en EAF.

3. ¿Cuál es la dirección de desarrollo para las acerías de EAF en China?

Debido a la relativa escasez de recursos de chatarra y al alto costo de la fabricación de acero en EAF, no es aún maduro para China desarrollar masivamente la fabricación de acero en EAF con chatarra. Se espera que se produzca un aumento significativo en la proporción de fabricación de acero en EAF después de 2030, o incluso después de 2035. Esto depende de 3 factores:

1) Se anticipa que China necesitará otros 8-10 años para tener un suministro relativamente suficiente de chatarra.

2) Se proyecta que después de 2030, la demanda total de acero de China disminuirá a menos de 800 millones de toneladas. El cierre de algunas acerías de proceso largo reducirá el consumo de chatarra utilizado en los convertidores.

3) El desarrollo verde promoverá la construcción de acerías urbanas. El proceso corto de EAF puede consumir desechos sociales como chatarra, excedentes de electricidad y agua recuperada urbana generados alrededor de las ciudades, fomentando una convivencia armoniosa entre las empresas siderúrgicas y las ciudades.

Entonces, ¿cómo deberían desarrollarse las acerías de China que utilizan el proceso corto de EAF en el presente y en el futuro? Se pueden considerar los siguientes enfoques:

1) Explorar múltiples canales para la obtención de materiales que contengan hierro que puedan reemplazar la chatarra. El hierro de reducción directa (DRI), el hierro briqueteado en caliente (HBI) y el arrabio de alto horno son actualmente las alternativas más comunes. Debido a la falta de gas natural, China aún no está lista para desarrollar hornos de cuba a gas para la producción a gran escala de DRI. Por lo tanto, se alienta a las empresas siderúrgicas chinas a salir al exterior, construir plantas de DRI en países con gas natural y recursos de mineral de hierro relativamente abundantes, e importar los productos a China como materias primas para la fabricación de acero en horno eléctrico.

2) Desarrollar acerías urbanas de proceso corto. Al desarrollar la fabricación de acero en proceso corto de EAF, China puede aprender de la experiencia de las Miniacerías de EE. UU. y ubicar estratégicamente las acerías en las afueras de las ciudades. Esta ubicación sería ventajosa para acceder a la chatarra y otros residuos sólidos que contienen hierro de la ciudad. Además, se pueden utilizar hornos de pirólisis de biomasa para procesar residuos urbanos y residuos agrícolas como la paja, produciendo gases reductores como monóxido de carbono y metano, así como otros recursos de carbono de bajo costo como reductores para hornos de cuba rotatoria. Los gases residuales y el calor residual se pueden utilizar para la generación de energía, estableciendo un sistema de gestión de energía de microrred inteligente. Este sistema puede hacer uso completo de la electricidad fuera de pico o la generación de energía limpia, permitiendo que el EAF ayude a equilibrar la carga de la red eléctrica urbana. Esto contribuye a un uso verde y eficiente de la energía, reduce los costos de fabricación de acero y promueve una convivencia armoniosa entre las empresas siderúrgicas y las ciudades. Estas acerías urbanas, centradas en productos como barras de refuerzo y alambrón, idealmente deberían tener una capacidad de producción de alrededor de 1 millón de toneladas por año.

3) Finalmente, transformar la industria siderúrgica de China para que esté dominada por el proceso corto de EAF en condiciones de recursos de chatarra relativamente abundantes y electricidad limpia. Según estimaciones de la Asociación China del Hierro y el Acero y otras organizaciones relevantes, los recursos de chatarra de China podrían alcanzar los 400 millones de toneladas para 2035. En ese momento, comenzará realmente el desarrollo significativo de la fabricación de acero en proceso corto de EAF. Para 2050, se espera que los recursos de chatarra de China alcancen aproximadamente 550 millones de toneladas, con una producción de acero crudo de alrededor de 800 millones de toneladas. En este escenario, más del 70% del acero crudo se producirá utilizando el proceso corto de EAF, principalmente con chatarra como materia prima principal, complementada con DRI fabricado mediante hidrometalurgia, mientras que la producción de acero crudo de proceso largo no superará el 30%.

El equipo industrial de generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión al vacío (VPSA) desempeña un papel crucial en la fabricación de acero en horno de arco eléctrico (EAF) de proceso corto. El equipo de oxígeno VPSA puede proporcionar oxígeno enriquecido de manera económica y eficiente, aumentando la temperatura interna del EAF, acelerando el proceso de fusión y, por lo tanto, mejorando significativamente la eficiencia de la fabricación de acero. Además, ayuda a reducir el consumo de combustible, disminuir los costos de energía y reducir las emisiones de CO2 y otros gases nocivos, apoyando los objetivos ambientales. Además, la introducción de oxígeno promueve la formación de escoria, eliminando efectivamente las impurezas del acero fundido, mejorando así la pureza y calidad del acero. La aplicación de unidades de oxígeno VPSA hace que el proceso de fabricación de acero sea más flexible y controlable, satisfaciendo mejor las demandas de producción de varios tipos de productos de acero.

PKU Pioneer se sitúa a la vanguardia de la generación de oxígeno VPSA industria, estableciéndose como una marca líder reconocida por ofrecer soluciones de suministro de oxígeno de primera calidad. Hasta la fecha, PKU Pioneer ha proporcionado con éxito soluciones de planta de oxígeno VPSA de alta calidad a casi 70 importantes empresas siderúrgicas en todo el mundo y ha alcanzado de manera innovadora una capacidad máxima de 10.000 Nm³/h en una sola acería. Además, la tecnología propia de PKU Pioneer de purificación de CO por PSA para gases residuales de acerías puede separar CO con una pureza del 99,9%, que luego se utiliza para sintetizar productos químicos como ácido fórmico y etilenglicol, estableciendo múltiples récords mundiales. Los fabricantes de acero no solo han visto mejoras significativas en su eficiencia de producción y calidad de producto, sino que también han logrado avances notables en ahorro de energía y reducción de emisiones. Estos beneficios han sido fundamentales para facilitar prácticas de producción ecológica dentro de la industria siderúrgica, impulsando la transición hacia procesos de fabricación más sostenibles.