BIO-KARBON, FOSSILT KARBON OG CO
БИОУГЛЕРОД, ИСКОПАЕМЫЙ УГЛЕРОД и ЛЕТУЧИЕ
Silisiumlegeringer må i prinsipp lages med fast karbon (C-fix) som reduksjonsmiddel. Fast karbon er da et kjemisk råstoff og ikke en generell energikilde som kan erstattes med gass e.l. Alle aktuelle karbonmaterialer inneholder både fast karbon og karbon som er bundet i flyktige bestanddeler. Karbon i flyktige bestanddeler drives av som gass ved lave temperaturer og betyr lite for selve silisiumprosessen som er en høytemperaturprosess. Flyktige bestanddeler avgir imidlertid varme når de forbrennes på ovnstoppen. De meste aktuelle karbonmaterialer for silisiumprosessene er her listet opp:

Priser er hentet fra SlNTEF-rapport SFT3 34 A91056, mens C-fufordeling er hentet fra Stiftelsen Østfoldforskning OR 48.96

В принципе, кремниевые сплавы должны быть изготовлены при помощи твердого углерода (C-fix) в качестве восстановителя. Твердый углерод - это химическое сырье, а не общий источник энергии, который можно заменить газом и тому подобным. Все используемые  углеродные материалы содержат как твердый углерод, так и углерод, связанный с летучими компонентами. Углерод в летучих компонентах работает как газ при низких температурах и мало что значит для самого кремниевого процесса, который является высокотемпературным процессом. Летучие компоненты выделяют тепло при сжигании на верхушке печи. Здесь перечислены самые современные углеродные материалы для кремниевых процессов (цены в норвежских кронах  взяты из отчёта SLNTEF SFT3 34 A91056):

перевёл для понимания норвежские кроны в сегодняшние долларовые цены

Tabellen over viser at silisiumprosessene i Norge dekker 10-15 % av sitt karbonbehov fra bio-masse i form av treflis og trekull. De viktigste karbonkildene er kull (60 %) og koks (25%), og hovedårsaken er den lave prisen per tonn C-fix. I dag gir den norske produksjonen av silisium og ferrosilisium et årlig utslipp på ca 2 mill tonn fossil COJ eller 5-6 % av Norges totale COa-utslipp. Dette utgjør likevel kun rundt 1/2 av de COj-utslippene en ville ha fått fra en tilsvarende produksjon i et land med kullkraft. Kostnadene til karbonmaterialer utgjør mellom 15 og 25 % av de totale driftskostnadene for silisiumprosessene. En massiv overgang fra kull/koks til bio-karbon ville derfor, med de prisene som er vist overfor, totalt ødelegge muligheten for lønnsomme silisiumprosesser i Norge.

"В приведенной выше таблице показано, что кремниевые процессы в Норвегии покрывают 10-15% их потребления углерода из биомассы в виде древесной щепы и древесного угля. Наиболее важными источниками углерода являются уголь (60%) и кокс (25%), а основной причиной является низкая цена за тонну C-fix. Сегодня норвежское производство кремния и ферросилиция ежегодно производит выбросы около 2 миллионов тонн ископаемого COJ или 5-6% от общего объема выбросов COa в Норвегии. Однако на этот счет приходится лишь около 1/2 выбросов CO 2, которые можно было бы получить из соответствующей добычи на угольной территории. Стоимость углеродных материалов составляет от 15 до 25% от общей операционной стоимости кремниевых процессов. Таким образом, массовый переход от угля и кокса к потреблению биоуглерода  по приведенным выше ценам полностью разрушит возможность прибыльных процессов производства кремния в Норвегии".

Når en i det hele tatt bruker bio-karbon i dagens prosesser, så er årsaken at trekull og flis gir visse fordeler i silisiumprosessene i forhold til kull og koks. Se neste avsnitt. Ferrolegeringsindustriens Forskningsforening (FFF) har i flere år arbeidet med kartlegge fordelene med biokarbon i silisiumprosessen. Med i foreningen er Elkem ASA, Fesil ASA, Finnfjord Smelteverk AS og Tinfos Jernverk AS. Interessante forprosjekter 178 rundt bio-karbon er gjennomført i samarbeid med SINTEF og Stiftelsen Østfoldforskning. Med støtte fra både Norges Forskningsråds KLIMATEK-program og Statoil starter FFF i disse dager et omfattende prosjekt rundt bio-karbon som vil gå over 5 år. Både i laboratorier og ved store driftsforsøk ute i verkene vil en undersøke mulighetene for å optimalisere bruken av bio-karbon i silisiumprosessene. Dette vil forhåpentligvis vise at bio-karbon kan ha en enda større nytteverdi slik at det blir økonomisk forsvarlig å øke bruken av bio-karbon. Totalt vil dette koste 20 mill. Dette er bransjen største felles samarbeidsprosjekt noen gang. Ingen produsenter av silisium eller ferrosilisium rundt i verden betaler CO* -avgifter, heller ikke de norske. Det er ingen grunn til å legge skjul på at muligheten for særnorske COJ -avgifter for prosessindustrien er et skremmende tanke. Etter vårt syn vil eventuelle særnorske avgifter være stikk i strid med ideen om at man skal tenke globalt og handle lokalt så lenge norsk produksjon ferrolegeringer har lave Cd-utslipp og mye energi gjenvinnes i prosessene. For å forstå fordelene med trekull og flis må en se litt på selve silisiumprosessen.

"В следующем разделе рассмотрим когда, во всех текущих процессах используется  органический углерод, а затем поймем, что  древесный уголь и древесная щепа  производят определенные преимущества в кремниевых процессах по  отношению к использованию ископаемого  угля и кокса. Ассоциация (FFF) в течение  нескольких лет работала с отображением преимущества биоуглерода  в процессе производства кремния. В ассоциацию входят «Elkem ASA», «Fesil ASA»,» Finnfjord Smelteverk AS» и «Tinfos Jernverk AS». Интересные предварительные проекты  вокруг биоуглерода  были проведены в сотрудничестве с SINTEF и исследовательским фондом Østfold. При поддержке со стороны норвежской программы исследовательского совета KLIMATEK и Statoil наша ассоциация FFF начинает в эти дни комплексный проект вокруг биоуглерода, который будет работать в течение пяти лет. Как в лабораториях, так и в крупных операционных испытаниях и работах, будут исследованы возможности оптимизации использования биоуглерода в кремниевых процессах. Это, мы надеемся, покажет, что биоуглерод  может иметь еще большую полезность, так что экономически целесообразно увеличить использование биоуглерода.  В общей сложности это будет стоить 20 миллионов. Это самый крупный совместный совместный проект в отрасли. Никакие производители кремния или ферросилиция по всему миру(включая норвежских) не платят плату за выброс CO *. Нет никаких оснований скрывать, что возможность взимания особых норвежских платежей по выбросу CO для перерабатывающей промышленности - это страшная мысль. На наш взгляд, любые специальные норвежские обвинения будут противоречить идее, что нужно думать глобально и действовать локально, пока норвежские производители ферросплавов имеют низкие выбросы Cd, и много энергии перерабатывается и утилизируется  в процессах. Чтобы понять преимущества древесного угля и древесной щепы, взгляните на процесс производства кремния".

ВСЁ ВЫШЕНАПИСАННОЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ КРЕМНИЯ МОЖНО СХЕМАТИЧНО ПРЕДСТАВИТЬ ТАК:

AKTUELLE PYROLYSEPROSESSER

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕУГЛИВАНИЯ

I dag blir de store mengdene trekull for det meste produsert i Asia og Sør-Amerika.
Mye blir produsert i gammeldagse miler gravd ned i bakken, men i Brasil er industriell produksjon basert på eukalyptus fra plantasjer. Det finnes dessuten en del store sjaktanlegg bak Ural i Russland samt en stor moderne sjakt i Australia.

"Сегодня большие объемы угля по большей части производятся в Азии и Южной Америке. В большом количестве уголь выпускается  по старинным технологиям (кучи, ямы), но в Бразилии широко развито промышленное производство на основе эвкалипта с плантаций. Есть также ряд крупных углевыжигательных производств  за Уралом в России, а также большая современная индустрия переугливания  в Австралии.
MILER
ПРИМИТИВНОЕ ПЕРЕУГЛИВАНИЕ
Mile-prosessen er karakterisert av dårlig styring som gir mye sur røyk i omgivelsene. Det er ingen utnyttelse av avgassene og ved rivingen av milene kan trekullene lett bli forurenset av jord og leire. Trevirke karakteriseres ofte som «mixed tropical» som kan være regnskog, og her kan en finne tresorter innblandet som gir meget dårlig reaktivitet. Noe ujevn kvalitet, spesielt i dårlig vær. Mange akseptable laster er kjøpt av slike kvaliteter, men det er vanskelig å systematisere og optimalisere driften med så variable kvaliteter. Det planlegges ikke å basere KLIMATEK-prosjektet på slike kvaliteter.

"Кучевое и ямное углежжение  характеризуется плохим контролем, который вызывает много кислотного дыма в окружающей среде. Нет использования выделяемых газов, а при доставании такой  уголь легко может быть загрязнен почвой и глиной. Такой уголь  часто характеризуется как «смешанный тропический», который может быть тропическим лесом, и можно найти связанные с ним типы древесины, которые дают очень слабую реактивность. Совсем неравномерное качество, особенно в плохую погоду. Многие приемлемые характеристики приобретаются из таких марок угля, но всё сложно систематизировать и оптимизировать операции с  такими переменными качествами. Планируется основать проект KLIMATEK на таких качествах".

RETORTER
РЕТОРТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Retorten er en beholder som står inne i en ovn som fyres opp for å starte prosessen. Dette er en satsprosess som kan kjøres uten bakkekontakt med små muligheter for forurensninger. Det hele kan styres med moderne instrumenter som i en industriell prosess. Trebitene ligger stille hele tiden og dette er trolig den prosessen som gir det største utbyttet av trekull. Retorten kan være indirekte oppvarmet eller det kan gjøres en delvis forbrenning inne i retorten for å dekke varmebehovet i pyrolysen. Et retorteanlegg vil bestå av en rekke retorter og det gjør prosessen fleksibel. En gradvis oppbygging av produksjonen er mulig, og overskuddsvarme fra flyktige bestanddeler i trevirket kan gjenvinnes i form av varmt vann eller damp.
Prosessen medfører imidlertid en del håndtering av retorter, lokk, trebiter og trekull. I Russland har Norchar AS sikret seg rettigheter til en interessant retorte-teknologi som allerede er prøvet i full driftsskala. Sluttprosjekteringen av driftsanlegg med varmegjen-vinning skal starte nå, og det russiske joint venture har rettigheter til 50.000m3/år blandet løv-/bar-skog egnet for trekull. Flere aktuelle steder vurderes for bygging av trekullanlegg, og varmegjenvinning ser ut til å bli en standard løsning. Det meste aktuelle stedet ser det ut til at trekullanlegget kan levere varme inn på et bestående fjernvarmenett Dette nettet forsyner i dag 30.000 mennesker. Varme kommer fra oljeskifersjakter som har store utslipp av fossilt COi mens brytingen av oljeskifer er et stort miljøproblem i seg selv.

"Реторта представляет собой контейнер, который стоит внутри печи, которая запускается для запуска процесса. Это пакетный процесс, который можно запускать без контакта с грунтом с незначительными загрязнителями. Все это можно контролировать с помощью современных инструментов, например, в промышленном процессе. Древесные кусочки все еще молчат, и это, вероятно, процесс, который дает самый большой урожай древесного угля. Реторта может быть косвенно нагрета или с частичным сгоранием  внутри реторты может быть сделано для покрытия потребности в тепле в пиролизе. Реторты будут стоять в печи с временным сдвигом  и это сделает процесс гибким. Постепенное наращивание производства возможно, и избыточное тепло от сгорания летучих компонентов в древесине может быть извлечено в виде горячей воды или пара.
Этот процесс, однако, требует некоторой обработки реторты, крышки, древесной щепы и древесного угля. В России «Norchar AS» обеспечила права на интересную ретортную технологию, которая уже протестирована в полном объеме. Окончательная проекция установок по рекуперации тепла начнется сейчас, а российское совместное предприятие имеет права на 50 000 м3 / год смешанного леса, подходящего для древесного угля. Для строительства угольных электростанций рассматривается несколько соответствующих объектов, и рекуперация тепла, по-видимому, является стандартным решением. В основном место кажется, что завод по производству древесного угля может подавать тепло в постоянную сеть централизованного теплоснабжения. Сегодня эта сеть обеспечивает теплом 30 000 человек. Тепло поступает от нефтепереработчиков, которые имеют высокий уровень ископаемого COi, в то время как переработка сланца является серьезной проблемой окружающей среды".

SJAKTANLEGG
НЕПРЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Noen av de store trekullanleggene i verden kjører kontinuerlige sjaktprosesser. Det skal være store sjaktanlegg bak Uralfjellene som forsyner russiske smelteverk, men teknologien er stemplet som militære hemmeligheter. Den er derfor lite tilgjengelig selv i Russland.
Det største kjente sjaktanlegget ble bygget av Lurgi i vest i Australia for et silisium verk. Her produseres det i to sjakter ca 27.000 t/år hovedsakelig av treslaget jarra.
Sjaktprosessene er elegante og rasjonelle, men ikke så fleksible som et retorteanlegg om en ønsker å øke produksjonen gradvis. Dessuten vil trekullene på sin vei ned gjennom sjakten danne noe finstoff som vil redusere utbyttet. Rent energimessig en nok en moderne sjakt det beste anlegget.

"Некоторые из основных заводов по производству древесного угля в мире работают в непрерывном цикле. За Уралом будут крупные непрерывнодействующие объекты, которые поставляют российские заводы, но технология запечатлена как военная тайна. Поэтому они недоступны даже в России.
Крупнейший известный непрерывнодействующий углевыжигательный объект был построен в городе Лурги на западе Австралии для последующих кремниевых работ. Здесь он производится в двух вращающихся вертикально валах около 27 000 т / год в основном из древесины «jarra».
Непрерывнодействующие процессы элегантны и рациональны, но не настолько гибки, как ретортная технология, если вы хотите постепенно наращивать производство. Кроме того, древесный уголь на своем пути вниз через скребки вала образует некоторую угольную мелочь и золу, которые уменьшают чистый выход угля(%).
По съёму и утилизации энергии современный вертикальный вал - лучший объект".

Konklusjon:
ВЫВОД:
Skal bio-karbon bli konkurransedyktig i silisiumprosessene må en for det første ha tilgang på billig trevirke av egnet type. Dessuten bør/må pyrolysen gjøres et sted det er mulig å få kredit for varmen. Vi som forfattere tror at dette best lar seg gjøre i Russland, og for å få rettigheter i skogen må en også legge produksjon av trekull til Russland. Det er imidlertid ganske vanlig i Russland at kundene ikke har penger til å betale med, og da vil det være logisk å la kundene betale for varmen ved å levere ved.
Å stoppe leveransene av fjernvarme slik at rørsystemet fryser i stykke gjør en bare ikke. Hvis en først har etablert trekullproduksjon i Russland er det fristende å tenke seg leveranse av russiske treklosser til et trekullanlegg plassert ved en stor forbruker av damp eller varmt vann i Norge som da ville kunne dekke sitt energibehov med bioenergi.

  "Чтобы биоуглерод сделать конкурентоспособным в кремниевых процессах, сначала необходимо иметь доступ к дешевой древесине подходящего типа. Кроме того, пиролиз должен быть сделан где-то там, где можно получить кредит на тепловую энергию. Мы, как авторы, считаем, что это лучше всего делать в России, и для того, чтобы получить права в лесу, нужно также добавить производство древесного угля в Россию. Однако в России довольно часто бывает, что у клиентов нет денег, чтобы заплатить, и тогда будет логично позволить клиентам платить за тепло за счет доставки. Прекращение поставок в централизованное  теплоснабжение делать дозировано, лишь бы не заморозить систему трубопроводов в зимнее время. Если в России впервые было создано производство древесного угля, возникает соблазн подумать о доставке российских деревянных блоков(!?) на завод по производству древесного угля, который размещается  рядом с крупным потребителем пара или горячей воды в Норвегии, которые могли бы удовлетворить свои энергетические потребности с помощью биоэнергетики".