بازیافت سیلیکون متال ۴۱۱ چه تاثیری بر محیط زیست دارد؟

سلام دوستان، بیایید در مورد چیزی صحبت کنیم که احتمالاً وقتی به فناوری، ساخت و ساز یا حتی قوطی نوشابه در دست خود فکر می کنید، به ذهن شما نمی رسد - اما این یک بازی برای سیاره ما است: بازیافت فلز سیلیکون 411. من بیش از یک دهه است که به‌عنوان تامین‌کننده Silicon Metal 411 کار می‌کنم، و اجازه دهید به شما بگویم، اکثر مردم نمی‌دانند که این مواد چقدر بر محیط‌زیست تأثیر می‌گذارند - به‌ویژه وقتی آن‌ها را بازیافت می‌کنیم یا نمی‌دانیم. اگر تا به حال از خود پرسیده اید که چرا شرکت هایی مانند ما (من نامش را نمی گویم، اما ما افرادی هستیم که در پشت محصولات فلزی سیلیکونی که در همه چیز از قطعات خودرو گرفته تا پنل های خورشیدی می بینید) در مورد بازیافت هیاهوی می کنند، به دنبال آن باشید. این فقط یکی دیگر از کلیدواژه‌های «نجات سیاره» نیست، بلکه علم واقعی، تأثیر واقعی، و چیزی است که در طول سال‌ها شاهد آن بوده‌ایم.

ابتدا، بیایید به همان صفحه برویم: سیلیکون متال 411 چیست؟ برای کسانی که در این صنعت نیستند، فلز سیلیکون یک ماده کلیدی است که در بسیاری از چیزهایی که روزانه با آنها تعامل دارید استفاده می شود. این ترکیب عالی از رسانایی و دوام است که آن را برای آلیاژهای آلومینیوم، سلول های خورشیدی، نیمه هادی ها، حتی محصولات سیلیکونی مانند درزگیر یا تشک پخت غیر قابل تعویض می کند. و به طور خاص درجه 411؟ این همان اسب کاری است - 98.5٪ سیلیکون، با مقادیر کمی آهن، آلومینیوم و کلسیم دارد (از این رو کد "411" که به سطوح ناخالصی اشاره دارد). اگر می‌خواهید عمیق‌تر در درجه‌ها و کاربردهای مختلف غوطه‌ور شوید، صفحه محتوای مختلف فلز سیلیکون ما را بررسی کنید تا ببینید که چگونه 411 در انواع دیگر قرار می‌گیرد، اما در حال حاضر، فقط بدانید که این همان درجه‌ای است که ما بیشتر برای کاربردهای صنعتی با آن سروکار داریم.

حالا موضوع اینجاست: فلز سیلیکون بی نهایت نیست. استخراج مواد خام (بیشتر کوارتز) تلفات زیادی را بر زمین وارد می‌کند - ما در مورد جنگل‌های شفاف، اختلال در اکوسیستم، کندن کوه‌ها و استفاده از تن‌ها انرژی برای گرم کردن کوارتز تا دمای فوق‌العاده بالا در کوره‌ها (مثل 1900 درجه سانتی‌گراد، برای زمینه) صحبت می‌کنیم. این فرآیند به تنهایی یک تن گازهای گلخانه‌ای آزاد می‌کند، بدون اینکه به زباله‌های معدنی به نام «باطله» اشاره کنیم که می‌تواند منابع آب را آلوده کند. بنابراین وقتی می‌توانیم سیلیکون متال 411 را بازیافت کنیم، تقریباً از تمام آسیب‌های اولیه خودداری می‌کنیم. اما واقعاً چگونه برای محیط زیست انجام می شود؟ بیایید آن را تجزیه کنیم.

اول، صرفه جویی در انرژی - و این موضوع بزرگی است. من صدها بار با تیم مهندسی خود این محاسبات را انجام داده‌ام: تولید 1 تن فلز سیلیکون 411 به حدود 11 تا 13 مگاوات ساعت (مگاوات ساعت) برق نیاز دارد. این برای تامین برق یک خانه متوسط ​​ایالات متحده برای بیش از یک سال کافی است. بازیافت به همان مقدار؟ ما در مورد 2-3 مگاوات ساعت صحبت می کنیم. این کاهش 75 درصدی در مصرف انرژی است. و انرژی کمتر به معنای انتشار کمتر از نیروگاه‌ها است، خواه این نیروگاه‌ها با زغال‌سنگ، گاز طبیعی یا حتی انرژی‌های تجدیدپذیر کار کنند - اگرچه بدیهی است که هرچه بیشتر از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده کنیم، این پیروزی بزرگ‌تر است. پروژه ای را به یاد می آورم که چند سال پیش با یک تولید کننده آلومینیوم شریک شدیم (از آنجایی که سیلیکون متال 411 یک افزودنی کلیدی برای آلیاژهای آلومینیوم است - برای اطلاعات بیشتر در مورد آن به فلز سیلیکون استفاده می شود) که 30 درصد سیلیکون بکر خود را به 411 بازیافت تبدیل کرد. ردپای کربن کارخانه آنها تنها در یک سال 2 درصد کاهش یافت. این عددی نیست که من از هوا بیرون آوردم - ما آن را از نزدیک دیده‌ایم، و به همین دلیل است که بازیافت را به شدت تحت فشار قرار می‌دهیم.

بعد کاهش ضایعات. وقتی سیلیکون خالص استخراج می‌کنید، فقط سیلیکون خالص دریافت نمی‌کنید، بلکه تعداد زیادی محصولات جانبی دریافت می‌کنید و مقدار زیادی از آن به محل‌های دفن زباله ختم می‌شود. باطله های استخراج کوارتز ریز، پودری هستند و در صورت عدم نگهداری مناسب می توانند به آب های زیرزمینی نفوذ کنند. سپس، هنگامی که سیلیکون خالص پردازش می شود، بریدگی های شمش، قطعات معیوب، گرد و غبار حاصل از آسیاب وجود دارد. در آن روز، بیشتر آن قراضه فقط پرت می شد. اما ضایعات سیلیکون متال 411 در واقع بسیار ارزشمند است زیرا ترکیب شیمیایی آن تقریباً دقیقاً همان عیار مورد نیاز شما است. این قراضه را می توان ذوب کرد، کمی خالص کرد و مجدداً استفاده کرد - نیازی به بازگشت به معدن نیست. یکی از مشتریان اخیر ما بلوک های سیلیکونی با خلوص بالا را می سازد (بلوک سیلیکونی با خلوص بالا را برای خط خود بررسی کنید) و اکنون 90 درصد ضایعات تولیدی خود را بازیافت می کند. ماهی 50 تن به محل دفن زباله می فرستادند. اکنون همه آنها به خط تولید خود بازگشته اند. این 50 تن مواد کمتری فضا را اشغال می‌کند و خطر کمتری برای آلوده کردن آب محلی توسط باطله‌ها وجود دارد.

صبر کنید، اما در مورد خود فرآیند بازیافت واقعی چطور؟ آیا این بهتر از ماینینگ است؟ بیایید واقعی باشیم - هیچ فرآیند صنعتی 100٪ سبز نیست، اما بازیافت فلز سیلیکون بسیار تمیزتر است. مراحل اصلی عبارتند از: جمع‌آوری قراضه (معمولاً از تولیدکنندگان صنعتی، زیرا بیشتر فلز سیلیکون در محصولات مصرفی هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد)، مرتب کردن آن برای حذف ناخالصی‌ها (مانند آلومینیوم یا پلاستیک باقی مانده از قطعاتی که با آن مخلوط شده است)، ذوب آن در کوره (در دمای پایین‌تر از فرآوری بکر، به همین دلیل است که باعث صرفه‌جویی در انرژی می‌شود)، و تصفیه مجدد آن به Silicon Mespecial. گازهای گلخانه ای بزرگ در اینجا از سوخت کوره است، اما از آنجایی که ما انرژی بسیار کمتری مصرف می کنیم، این یک برد خالص است. همچنین، ما روی فناوری‌هایی سرمایه‌گذاری کرده‌ایم تا مقدار کمی از گرد و غبار سیلیسی را که در طول ذوب آزاد می‌شود، جذب کنیم، بنابراین آلودگی هوا کمتر است. چند سال پیش، ما مرکز بازیافت خود را با سیستم جمع آوری گرد و غبار ارتقا دادیم که انتشار ذرات را تا 85 درصد کاهش می دهد. این همان تغییر خاصی است که در سرفصل ها درباره آن نمی شنوید، اما این چیزی است که تفاوت واقعی را برای کیفیت هوای محلی ایجاد می کند.

اما نکته اینجاست: همه سیلیکون متال 411 در بازیافت یکسان ساخته نمی شوند. صبر کنید، نه در واقع، این در مورد نحوه استفاده از آن است. بسیاری از مردم فکر می کنند که فلز سیلیکون در یک پنل خورشیدی مانند فلز سیلیکون در قسمت موتور خودرو است، اما ناخالصی ها باعث می شوند که بازیافت آن آسان باشد. به عنوان مثال، Silicon Powder Si Metal 98% 99% اغلب در لوازم الکترونیکی ظریف تر استفاده می شود، بنابراین خلوص بالاتری دارد، اما جدا کردن آن از مواد دیگر نیز زمانی که در یک محصول قرار می گیرد دشوارتر است. سیلیکون متال 411، با این حال، بیشتر برای مصارف صنعتی است که در آن با فلزات دیگر (مانند آلومینیوم) مخلوط شده یا به صورت فله استفاده می‌شود، بنابراین پردازش ضایعات آسان‌تر است. به همین دلیل است که ما روی بازیافت 411 تمرکز زیادی داریم-ترکیب آن باعث می‌شود که بازیافت‌پذیرتر از سایر گریدها باشد، به این معنی که می‌توانیم این پس‌اندازها را سریع‌تر انجام دهیم.

یکی دیگر از پیروزی های بزرگ زیست محیطی: کاهش مصرف آب مرتبط با معدن. تولید سیلیکون ویرجین از یک تن آب هم برای پردازش کوارتز و هم برای خنک کردن کوره ها استفاده می کند. بازیافت تقریباً در مقایسه با آن آب مصرف نمی کند. دوستی که در یک شرکت معدن کار می کند به من گفت که کارخانه آنها روزانه 1.2 میلیون گالن آب برای سیلیکون خالص استفاده می کند. کارخانه بازیافت ما؟ ما کمتر از 50000 گالن در ماه استفاده می کنیم. این یک تفاوت بزرگ است، به ویژه در مناطقی که آب کمیاب است مانند بخش‌هایی از جنوب غربی ایالات متحده، یا مناطقی که استخراج سیلیکون در مکان‌هایی با آب شیرین محدود متمرکز شده است.

اکنون، بیایید در مورد برخی از چالش ها صحبت کنیم، زیرا این همه کامل نیست. بزرگترین مشکل این است که بیشتر ضایعات سیلیکون متال 411 از زباله های صنعتی است، اما بسیاری از تولیدکنندگان سیستمی برای دسته بندی و ذخیره آن ضایعات ندارند. آنها یا آن را با زباله های دیگر مخلوط می کنند یا به شرکت هایی می فرستند که به درستی آنها را پردازش نمی کنند، بنابراین در محل دفن زباله ها قرار می گیرد. همچنین، آلودگی وجود دارد: اگر ضایعات دارای مواد خارجی بیش از حد (مانند پلاستیک، روغن یا فلزات دیگر) باشد، برای درجه 411 قابل استفاده نیست، بنابراین باید چرخه یا پرتاب شود. به همین دلیل است که ما از نزدیک با مشتریان خود همکاری می کنیم تا به آنها کمک کنیم تا ایستگاه های مرتب سازی مناسب را راه اندازی کنند - حتی تیم خود را برای آموزش کارکنان آنها در مورد نحوه جمع آوری و آماده سازی ضایعات 411 برای بازیافت به بیرون می فرستیم. این کار اضافی است، اما ارزش آن را دارد که آن مواد را در جریان نگه دارید.

من همچنین می خواهم به چیزی که زیاد می شنوم اشاره کنم: "بازیافت خوب است، اما آیا کافی است؟" پاسخ کوتاه این است که نه، ما هنوز نیاز به کاهش تقاضای کلی برای سیلیکون خالص داریم و باید روی روش‌های استخراج حتی تمیزتر سرمایه‌گذاری کنیم. اما بازیافت بخش بزرگی از پازل است. مطالعه‌ای در سال 2022 از آژانس بین‌المللی انرژی نشان داد که اگر 30 درصد از فلز سیلیکون مورد استفاده در آلیاژهای آلومینیوم را بازیافت کنیم (که بخش بزرگی از استفاده 411 است)، می‌توانیم انتشارات جهانی مرتبط با سیلیکون را تا سال 2030 تا 12 درصد کاهش دهیم. این میلیون‌ها تن CO2 ذخیره شده است، درست است؟ آن را در موارد دیگر ضرب کنید - خورشیدی، نیمه هادی ها - و این عدد افزایش می یابد. این یک گلوله نقره ای نیست، اما یک گلوله مهم است.

به عنوان یک تامین کننده، ما فقط سیلیکون متال 411 را نمی فروشیم، بلکه در تلاش هستیم تا یک اقتصاد دایره ای ایجاد کنیم. به همین دلیل است که ما گزینه هایی را به مشتریان خود پیشنهاد می کنیم: می توانیم 411 ویرجین را به آنها بفروشیم، یا می توانیم 411 بازیافت شده را از شبکه شرکای صنعتی خود تهیه کنیم. ما همچنین ضایعات آنها را با قیمت های منصفانه باز می خریم، بنابراین برای آنها منطقی اقتصادی است، نه فقط منطقی زیست محیطی. زیرا بیایید واقعی باشیم - اگر ارسال قراضه به محل دفن زباله ارزان تر از فروش آن باشد، آنها این کار را انجام خواهند داد. ما این معادله را تغییر دادیم، و اینگونه است که شما سوزن را حرکت می دهید.

من به اندازه کافی این کار را انجام داده ام تا تغییر را ببینم. ده سال پیش، بازیافت سیلیکون متال 411 یک فکر بعدی بود. اکنون، هر مشتری که با او صحبت می کنم، در مورد آن می پرسد. آنها اهداف کاهش کربن خود را می بینند، مشتریان آنها مواد پایدارتر را می خواهند، و آنها متوجه می شوند که بازیافت باعث صرفه جویی در هزینه آنها نیز می شود. این فقط یک چیز "سبز" نیست، بلکه یک تجارت هوشمند است.

اگر سازنده ای هستید که از Silicon Metal 411 استفاده می کنید (خواه برای آلومینیوم، خورشیدی یا هر برنامه دیگری)، احتمالاً شروع به فکر کردن در مورد تأثیرات زیست محیطی خود کرده اید. ما می توانیم کمک کنیم. خواه به دنبال تغییر به 411 بازیافتی، راه‌اندازی یک سیستم جمع‌آوری ضایعات، یا صرفاً کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه عملکرد بازیافت هستید، ما اینجا هستیم تا با شما همکاری کنیم. ما تمام منابع مورد نیاز شما را در اختیار داریم - از صفحات خود در Cru ​​Silicon Metal گرفته تا راهنماهای ما در مورد درجه های مختلف سیلیکون - و مایلیم در مورد اینکه چگونه می توانیم عملیات شما را پایدارتر کنیم، صحبت کنیم.

مراجع

1. آژانس بین المللی انرژی (IEA). (2022).زنجیره های تامین فلز سیلیکون و کاهش آب و هوا. پاریس: انتشارات آژانس بین المللی انرژی.
2. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA). (2021).بازیافت صنعتی فلزات غیرآهنی: مطالعات موردی فلز سیلیکون. واشنگتن دی سی: دفتر مدیریت مواد پایدار EPA.
3. ژانگ، ال.، و همکاران. (2020). "صرفه جویی در انرژی و انتشار ناشی از بازیافت فلز سیلیکون 411 در تولید آلیاژ آلومینیوم."مجله بوم شناسی صنعتی، جلد 24، شماره 5، صص 1123-1132.
4. انجمن صنعت سیلیکون (SIA). (2023).روش‌های اقتصاد دایره‌ای برای مواد سیلیکونی. واشنگتن دی سی: انتشارات SIA.