4.3.1 Введение

Термин "ферросплав" применяется для описания концентрированных сплавов железа и одного или более металлов, таких как кремний, марганец, хром молибден, ванадий и вольфрам. Производство металлического кремния обычно включают в группу ферросплавов, потому что процесс производства металлического кремния подобен процессу производства ферросилиция. Эти сплавы используются для раскисления и изменения свойств стали. Заводы ферросплавов производят концентрированные сплавы, которые доставляются на сталеплавильные заводы для добавления в сталь. Металлический кремний используется в алюминиевых сплавах, для производства силиконов и в электронике. Производство ферросплавов включает процесс металлургического восстановления, что приводит к значительным выбросам диоксида углерода.

При производстве ферросплавов сырая руда, углеродные материалы и шлакообразующие материалы смешивают и нагревают до высокой температуры с целью восстановления и плавления. В качестве углеродсодержащих восстановителей обычно используют уголь и кокс, однако биоуглерод (древесный уголь и древесина) также широко применяется в качестве первичного или вторичного источника углерода. Выбросы диоксида углерода (CO₂) и метана (CH₄) от производства кокса учитываются в разделе 4.2 и относятся по сектору "Энергетика". Используется электрическая печь с погруженной дугой с графитовыми электродами или расходными электродами Содерберга. Тепло производится с помощью электрической дуги, как результат сопротивления материалов шихты. Печи могут быть открытого, полузакрытого и закрытого типа. В широко распространенной технологии используется печь с погруженной дугой и открытым верхом (ЭДП). В ЭДП тепло производит ток, проходящий через графитовые электроды, подвешенные в чашеобразной футерованной стальной оболочке. По мере расходования коксовых и графитовых электродов происходит восстановление оксидов металлов углеродом. Углерод электродов присоединяет кислород из оксидов металла с образованием CO, при этом руда восстанавливается до металлического расплава. Металлические компоненты затем соединяются в растворе.

Кроме выбросов от восстановителей и электродов, свой вклад в выбросы парниковых газов вносит кальцинирование карбонатных флюсов, таких как известняк или доломит.

Первичные выбросы в закрытых дуговых печах состоят почти полностью из CO, а не из CO₂, вследствие наличия сильной восстанавливающей среды. Этот CO либо используют для получения энергии для котлов, либо сжигают в факеле. Считается, что получаемая при этом энергия используется внутри завода и углеродное содержание CO последовательно превращается в CO₂ в пределах завода.

CO, производимый в открытых и полузакрытых печах, сгорает до CO₂ над шихтой. Считается, что весь CO, улетающий в атмосферу, через несколько дней превращается в CO₂. В то время как CO₂ - это основной парниковый газ, образующийся при производстве ферросплавов, последние исследования показали, что CH₄ и N₂O дают одинаковые выбросы парникового газа в размере до 5% от выбросов CO₂ при производстве ферросилиция (FeSi) и сплавов кремний-металл (Si-металл). В этом разделе рассмотрены методики оценки выбросов CO₂ и CH₄. Следует изучить более тщательно выбросы этих веществ от производства всех видов ферросплавов и провести дополнительные измерения таких выбросов от производства FeSi и Si-металл.