इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस बनाम ब्लास्ट फर्नेस: CO2 उत्सर्जन, लागत और स्टील निर्माण का भविष्य
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस बनाम ब्लास्ट फर्नेस की परिभाषा
ब्लास्ट फर्नेस (BF) लोहे के अयस्क और कोकिंग कोल का उपयोग करके पिघला हुआ लोहा बनाता है, जिसे बाद में बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (BOF) में स्टील में बदला जाता है। इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) स्टील के स्क्रैप को पिघलाने के लिए हाई-वोल्टेज इलेक्ट्रिक आर्क का उपयोग करता है। ब्लास्ट फर्नेस रूट से प्रति टन स्टील पर लगभग 2.33 टन CO2 का उत्सर्जन होता है; जबकि इलेक्ट्रिक आर्क रूट से लगभग 0.77 टन उत्सर्जन होता है। वैश्विक स्टील निर्माण लगभग 70% BF-BOF और 30% EAF में विभाजित है, लेकिन जैसे-जैसे डीकार्बोनाइजेशन का दबाव बढ़ रहा है, यह संतुलन बदल रहा है।
विषय – सूची
- ब्लास्ट फर्नेस रूट: लोहे के अयस्क से स्टील तक
- इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस रूट: स्क्रैप से स्टील तक
- CO2 उत्सर्जन की तुलना
- लागत की तुलना: पूंजीगत और परिचालन लागत
- EAF क्या नहीं बना सकता: स्टील ग्रेड की सीमाएं
- वैश्विक हिस्सेदारी: 70/30 का विभाजन क्यों मौजूद है
- ग्रीन हाइड्रोजन DRI: तीसरा मार्ग
- कमोडिटी व्यापार के लिए इसका क्या अर्थ है
- अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
- मुख्य निष्कर्ष
ब्लास्ट फर्नेस रूट: लोहे के अयस्क से स्टील तक
ब्लास्ट फर्नेस 150 से अधिक वर्षों से प्रमुख स्टील निर्माण तकनीक रही है। यह एक विशाल, निरंतर चलने वाली प्रक्रिया है जो प्रमुख मरम्मतों के बीच 20 वर्षों तक, हर दिन, 24 घंटे चलती है।
आयरन ओर (लोहे का अयस्क) — आमतौर पर आयरन ओर पेलेट या सिंटर (बारीक अयस्क का पका हुआ समूह) जिसमें 62-65% Fe की लौह सामग्री होती है — को ब्लास्ट फर्नेस के ऊपरी हिस्से में कोक (बिना ऑक्सीजन के ओवन में कोकिंग कोल को पकाकर बनाया गया एक छिद्रपूर्ण कार्बन पदार्थ) और लाइमस्टोन (एक फ्लक्स जो अशुद्धियों को हटाता है) के साथ डाला जाता है।
गर्म हवा (कभी-कभी ऑक्सीजन से समृद्ध) को नीचे से ट्यूयेर्स (tuyeres) नामक नोजल के माध्यम से अंदर भेजा जाता है। कोक जलता है और 1,500°C से अधिक का तापमान उत्पन्न करता है। जलते हुए कोक से निकलने वाली कार्बन मोनोऑक्साइड अयस्क में मौजूद आयरन ऑक्साइड को पिघले हुए लोहे में कम कर देती है। लाइमस्टोन अशुद्धियों (सिलिका, एलुमिना) के साथ प्रतिक्रिया करके स्लैग बनाता है — जो एक हल्का तरल पदार्थ है और लोहे के ऊपर तैरता है, जिसे अलग से निकाला जाता है।
पिघले हुए लोहे को — जिसे पिग आयरन या हॉट मेटल कहा जाता है — फर्नेस के निचले हिस्से से टॉरपीडो कारों में निकाला जाता है और बेसिक ऑक्सीजन फर्नेस (BOF) तक पहुँचाया जाता है। BOF में, शुद्ध ऑक्सीजन को हाई स्पीड से हॉट मेटल के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है। यह तेजी से (लगभग 20 मिनट में) अतिरिक्त कार्बन और अन्य अशुद्धियों को जला देता है, जिससे पिग आयरन पिघले हुए स्टील में बदल जाता है।
इसके बाद स्टील को डाउनस्ट्रीम रोलिंग और निर्माण के लिए स्लैब, बिलेट या ब्लूम में ढाला जाता है।
एक बड़ी ब्लास्ट फर्नेस प्रतिदिन 10,000-12,000 टन हॉट मेटल का उत्पादन कर सकती है। प्रमुख एकीकृत स्टीलवर्क्स (ब्लास्ट फर्नेस + BOF) में बेल्जियम और जर्मनी में ArcelorMittal के संयंत्र, Tata Steel का पोर्ट टैलबोट वर्क्स (UK), और दक्षिण कोरिया तथा जापान में विशाल POSCO और NSSMC सुविधाएं शामिल हैं।
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस रूट: स्क्रैप से स्टील तक
एक इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) मौलिक रूप से ब्लास्ट फर्नेस से सरल है। यह अनिवार्य रूप से रिफ्रैक्टरी ईंटों से बनी एक बड़ी बाल्टी है, जिसमें तीन बड़े ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड लगे होते हैं। जब हाई-वोल्टेज बिजली इलेक्ट्रोड से गुजरती है, तो उनके और धात्विक चार्ज के बीच इलेक्ट्रिक आर्क उत्पन्न होते हैं — आर्क के पास का तापमान 3,500°C से अधिक हो जाता है।
प्राथमिक चार्ज सामग्री स्टील स्क्रैप है — जिसे प्रकार के अनुसार काटा, श्रेड किया और छांटा जाता है:
- हेवी मेल्ट स्क्रैप (HMS 1&2): बड़ा स्ट्रक्चरल स्टील, नष्ट किए गए औद्योगिक उपकरण
- श्रेडेड स्क्रैप: श्रेड की गई कारें और घरेलू उपकरण
- प्रॉम्प्ट इंडस्ट्रियल स्क्रैप: स्टैम्पिंग ऑपरेशंस से नया स्क्रैप, निर्माण के कटे हुए हिस्से
- डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) / हॉट ब्रिक्वेटेड आयरन (HBI): ट्रैम्प तत्वों को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है (नीचे सीमाओं वाला खंड देखें)
स्क्रैप को फर्नेस में लोड (“चार्ज”) किया जाता है, इलेक्ट्रोड को नीचे किया जाता है, और आर्क 40-60 मिनट में सामग्री को गर्म करके पिघला देता है। कार्बन और अशुद्धियों को जलाने के लिए ऑक्सीजन इंजेक्ट की जाती है। स्लैग बनाने के लिए चूना मिलाया जाता है। लक्षित स्टील केमिस्ट्री प्राप्त करने के लिए अलॉय (मैंगनीज, सिलिकॉन, क्रोमियम) मिलाए जाते हैं।
परिणामस्वरूप तरल स्टील को लैडल में निकाला जाता है और निरंतर कास्टिंग से पहले तापमान और केमिस्ट्री समायोजन के लिए लैडल फर्नेस में आगे संसाधित किया जाता है।
EAF ब्लास्ट फर्नेस की तुलना में छोटे और अधिक लचीले होते हैं। एक सामान्य EAF प्रति हीट (पिघलने का चक्र) 200-400 टन स्टील का उत्पादन करता है, जिसमें दिन में कई हीट शामिल होते हैं। EAF संयंत्रों को बिजली की ऊंची कीमतों के दौरान बंद किया जा सकता है और फिर से शुरू किया जा सकता है — यह निरंतर चलने वाली ब्लास्ट फर्नेस के साथ असंभव है।
CO2 उत्सर्जन की तुलना
यहाँ दोनों मार्ग सबसे नाटकीय रूप से भिन्न होते हैं।
| मार्ग | CO2 तीव्रता | उत्सर्जन के स्रोत |
|---|---|---|
| BF-BOF (एकीकृत) | ~2.33 टन CO2 प्रति टन स्टील | कोकिंग कोल दहन, लौह अयस्क अपचयन, ऊर्जा का उपयोग |
| EAF (स्क्रैप-आधारित) | ~0.77 टन CO2 प्रति टन स्टील | बिजली उत्पादन (ग्रिड), इलेक्ट्रोड खपत, फ्लक्स |
| DRI-EAF (गैस-आधारित) | ~1.0-1.4 टन CO2 प्रति टन स्टील | DRI अपचयन के लिए प्राकृतिक गैस, बिजली |
| H2-DRI-EAF (ग्रीन हाइड्रोजन) | <0.1 टन CO2 प्रति टन स्टील | केवल नवीकरणीय बिजली |
वर्ल्ड स्टील एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, BF-BOF मार्ग प्रति टन कच्चे स्टील पर लगभग 2.33 टन CO2 का उत्सर्जन करता है। इन उत्सर्जनों का एक बड़ा हिस्सा कोकिंग कोल से आता है — ब्लास्ट फर्नेस प्रक्रिया में कार्बन रासायनिक रूप से ईंधन और अपचयन एजेंट दोनों के रूप में आवश्यक है। आप ब्लास्ट फर्नेस से कोयले को हटाकर लोहा उत्पन्न नहीं कर सकते।
EAF मार्ग प्रति टन स्टील पर लगभग 0.77 टन CO2 का उत्सर्जन करता है, मुख्य रूप से आर्क को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली के माध्यम से। यह संख्या महत्वपूर्ण रूप से बिजली ग्रिड की कार्बन तीव्रता पर निर्भर करती है। 100% नवीकरणीय बिजली पर चलने वाला EAF लगभग शून्य प्रत्यक्ष CO2 उत्सर्जित करता है। कोयले से चलने वाली बिजली पर चलने वाला EAF अधिक उत्सर्जन करता है।
EU संदर्भ में: EU ETS कार्बन मूल्य निर्धारण (वर्तमान में €50-70/टन CO2) का मतलब है कि एकीकृत BF-BOF स्टील उत्पादन में अब प्रति टन स्टील पर लगभग €115-165 की एम्बेडेड कार्बन लागत आती है। यह EAF उत्पादकों या कार्बन मूल्य निर्धारण के बिना देशों से आयात की तुलना में एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी नुकसान है — यही कारण है कि EU CBAM (कार्बन बॉर्डर एडजस्टमेंट मैकेनिज्म) बनाया गया था।
लागत की तुलना: पूंजीगत और परिचालन लागत
दोनों मार्गों की लागत संरचनाएं विपरीत हैं।
पूंजीगत लागत (संयंत्र का निर्माण):
| मार्ग | सामान्य पूंजीगत लागत | नोट्स |
|---|---|---|
| एकीकृत BF-BOF (नया निर्माण, 3-4 Mtpa) | $2-4 बिलियन | ब्लास्ट फर्नेस, कोक ओवन, BOF, रोलिंग मिल्स शामिल हैं |
| EAF मिनी-मिल (नया निर्माण, 1-2 Mtpa) | $300-600 मिलियन | क्षमता के प्रति टन बहुत कम |
ब्लास्ट फर्नेस के लिए एक पूर्ण एकीकृत परिसर की आवश्यकता होती है: कोकिंग प्लांट, सिंटर प्लांट, ब्लास्ट फर्नेस, हॉट स्ट्रिप मिल या प्लेट मिल, और सभी संबंधित बुनियादी ढाँचे। वार्षिक क्षमता के प्रति टन पूंजीगत लागत $600-$1,000 प्रति टन होती है।
एक EAF मिनी-मिल का निर्माण $300-400 प्रति टन वार्षिक क्षमता के लिए किया जा सकता है। यही कारण है कि EAF तकनीक ने Nucor, Steel Dynamics, और Commercial Metals जैसी कंपनियों को एकीकृत स्टीलवर्क्स की तुलना में बहुत कम लागत पर क्षेत्रीय स्टील संयंत्र बनाने में सक्षम बनाया है।
परिचालन लागत:
BF-BOF संयंत्रों में कच्चे माल की उच्च लागत (लोहे का अयस्क + कोकिंग कोल) होती है, लेकिन एक बार फर्नेस चलने के बाद यूनिट अर्थशास्त्र अपेक्षाकृत पूर्वानुमानित होता है। कोकिंग कोल आमतौर पर BF-BOF परिचालन लागत का 30-40% होता है। ब्लास्ट फर्नेस को सस्ते में बंद करके पुनरारंभ नहीं किया जा सकता — यह निरंतर चलता है या बिल्कुल नहीं चलता।
EAF संयंत्रों में कच्चे माल की लागत कम होती है (स्क्रैप में निहित लोहे के प्रति टन वर्जिन आयरन यूनिट की तुलना में सस्ता होता है) लेकिन वे बिजली की कीमतों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। बिजली EAF परिचालन लागत का 25-35% तक हो सकती है। जब बिजली की कीमतें बढ़ती हैं — जैसा कि 2022 में यूरोप में हुआ था — तो EAF संयंत्र या तो लागत को अवशोषित करते हैं या उत्पादन में कटौती करते हैं। कई यूरोपीय EAF स्टील निर्माताओं ने 2022 में विशेष रूप से उत्पादन कम किया क्योंकि बिजली की कीमतों ने स्टील निर्माण को अलाभकारी बना दिया था।
EAF परिचालन लचीलापन भी प्रदान करता है: संयंत्रों को बिजली की ऊंची कीमतों के दौरान बंद किया जा सकता है और फिर से शुरू किया जा सकता है। अत्यधिक मूल्य अस्थिरता वाले बिजली बाजारों में यह एक महत्वपूर्ण लाभ है।
EAF क्या नहीं बना सकता: स्टील ग्रेड की सीमाएं
EAF मार्ग की एक मौलिक धातुकर्म संबंधी सीमा है: स्क्रैप से ट्रैम्प तत्व संदूषण।
स्टील स्क्रैप शुद्ध लोहा नहीं है। इसमें मूल स्टील संरचना से अवशिष्ट अलॉय तत्व होते हैं: तांबा, टिन, निकेल, मोलिब्डेनम, क्रोमियम। ये तत्व पिघलने की प्रक्रिया में जीवित रहते हैं और ऑक्सीकरण द्वारा हटाए नहीं जा सकते (कार्बन, सिलिकॉन और सल्फर के विपरीत, जिन्हें बाहर निकाला जा सकता है)। वे पिघले हुए स्टील में जमा हो जाते हैं।
मुख्य अपराधी तांबा है। तांबा एक निश्चित सीमा (आमतौर पर 0.1-0.2%) से ऊपर स्टील में हॉट वर्कबिलिटी को कम कर देता है — गर्म रोलिंग के दौरान स्टील की सतह में दरारें आ जाती हैं। इसे हॉट शॉर्टनेस कहा जाता है। कमोडिटी स्टील ग्रेड (रीबार, स्ट्रक्चरल सेक्शन, वायर रॉड) के लिए, तांबे की सहनशीलता ढीली होती है और EAF स्क्रैप-आधारित उत्पादन अच्छी तरह से काम करता है। ऑटोमोटिव बॉडी पैनल, इलेक्ट्रिकल स्टील और टिन-कोटेड पैकेजिंग स्टील जैसे फ्लैट स्टील उत्पादों के लिए, तांबा बहुत कम होना चाहिए — अक्सर 0.04% से नीचे।
एक बार तरल स्टील पिघल जाने पर उसमें से तांबा निकालने का कोई आर्थिक रूप से व्यावहारिक तरीका नहीं है। एकमात्र समाधान तनुकरण (dilution) है — वर्जिन आयरन यूनिट्स (पिग आयरन, DRI, या HBI) को मिलाना जो तांबा मुक्त होते हैं। जो EAF संयंत्र गुणवत्तापूर्ण फ्लैट स्टील का उत्पादन करते हैं (जैसे Nucor की क्रॉफर्ड्सविले शीट मिल), वे बिल्कुल यही करते हैं, खरीदे गए पिग आयरन या DRI को स्क्रैप के साथ मिलाते हैं।
व्यावहारिक परिणाम: ऑटोमोटिव स्टील, इलेक्ट्रिकल स्टील और उच्च गुणवत्ता वाले फ्लैट-रोल्ड स्टील बाजारों में बड़े पैमाने पर एकीकृत BF-BOF उत्पादकों का वर्चस्व बना हुआ है क्योंकि वे बिना किसी ट्रैम्प तत्व संदूषण के वर्जिन अयस्क का उपयोग करते हैं। EAF लंबे उत्पादों (रीबार, सेक्शन, वायर रॉड) और निम्न-श्रेणी के फ्लैट उत्पादों में उत्कृष्ट है।
जैसे-जैसे स्क्रैप रिसाइक्लिंग दरें बढ़ेंगी और जमा हुए ट्रैम्प तत्वों के साथ स्क्रैप की गुणवत्ता और खराब होगी, यह सीमा तेजी से महत्वपूर्ण होती जाएगी।
वैश्विक हिस्सेदारी: 70/30 का विभाजन क्यों मौजूद है
वैश्विक कच्चे स्टील का उत्पादन लगभग 1,900 मिलियन टन प्रति वर्ष है (2023 डेटा)। विभाजन इस प्रकार है:
- BF-BOF: लगभग 70% (~1,330 मिलियन टन)
- EAF: लगभग 29% (~550 मिलियन टन)
- अन्य (ओपन हर्थ, इंडक्शन फर्नेस): ~1%
BF-BOF के प्रभुत्व का कारण चीन है। चीन दुनिया का 50% से अधिक स्टील उत्पादन करता है — लगभग 1,000 मिलियन टन प्रति वर्ष — और चीनी उत्पादन का लगभग 90% BF-BOF मार्ग का उपयोग करता है। चीन ने पिछले 30 वर्षों में एकीकृत स्टीलवर्क्स का एक विशाल आधार बनाया है, और चीन के अपेक्षाकृत युवा औद्योगिक स्टॉक के कारण स्क्रैप की आपूर्ति सीमित रही है (अधिकांश बुनियादी ढांचा और इमारतें हाल ही में बनाई गई हैं और अभी तक जीवन के अंत तक नहीं पहुँची हैं)।
चीन के बाहर, EAF हिस्सेदारी बहुत अधिक है:
– संयुक्त राज्य अमेरिका: ~70% EAF, 30% BF-BOF। Nucor, Steel Dynamics, और Commercial Metals प्रमुख EAF उत्पादक हैं।
– EU: ~40% EAF (देश के अनुसार भिन्न — इटली में लगभग 70% EAF; जर्मनी ऑटोमोटिव मांग के कारण अभी भी BF-भारी है)
– तुर्की: ~70% EAF (भूमध्यसागरीय स्क्रैप प्रवाह का उपयोग करने वाला बड़ा स्क्रैप आयातक)
जैसे-जैसे चीन का औद्योगिक आधार पुराना होता जाएगा और स्क्रैप की उपलब्धता बढ़ेगी, चीन की EAF हिस्सेदारी 2035 तक ~10% से बढ़कर 20-25% होने की उम्मीद है, जो वैश्विक बाजार की गतिशीलता में एक महत्वपूर्ण बदलाव होगा।
ग्रीन हाइड्रोजन DRI: तीसरा मार्ग
अगले दशक के लिए स्टील निर्माण तकनीक में सबसे महत्वपूर्ण विकास हाइड्रोजन-आधारित डायरेक्ट रिडक्शन ऑफ आयरन (H2-DRI) है, जिसे EAF स्टील निर्माण के साथ जोड़ा गया है।
डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) वह लोहा है जो लौह अयस्क पेलेट्स को पिघलने बिंदु (~800-1,100°C) से नीचे एक अपचायक गैस (पारंपरिक रूप से प्राकृतिक गैस — मुख्य रूप से मीथेन) के साथ कम करके उत्पादित किया जाता है। अयस्क ठोस रहता है लेकिन रासायनिक रूप से आयरन ऑक्साइड से धात्विक लोहे में कम हो जाता है। परिणाम एक स्पंजी धात्विक सामग्री है जिसे स्क्रैप विकल्प के रूप में सीधे EAF में डाला जा सकता है।
पारंपरिक DRI प्रक्रिया (प्राकृतिक गैस का उपयोग करके) प्रति टन DRI पर लगभग 1.0-1.4 टन CO2 का उत्पादन करती है — जो ब्लास्ट फर्नेस से तो बेहतर है लेकिन शून्य-कार्बन नहीं है।
बड़ी सफलता प्राकृतिक गैस को ग्रीन हाइड्रोजन से बदलना है — जो नवीकरणीय बिजली का उपयोग करके पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन है। जब हाइड्रोजन लौह अयस्क को कम करता है, तो एकमात्र उप-उत्पाद पानी (H₂O) होता है, CO2 नहीं। नवीकरणीय ऊर्जा संचालित EAF स्टील निर्माण के साथ संयुक्त, पूर्ण H2-DRI-EAF मार्ग 0.1 टन CO2 प्रति टन से कम के साथ स्टील का उत्पादन कर सकता है — BF-BOF से ~95% की कमी।
दो प्रमुख परियोजनाएं इस तकनीक का नेतृत्व कर रही हैं:
HYBRIT (हाइड्रोजन ब्रेकथ्रू आयरनमेकिंग टेक्नोलॉजी): SSAB (स्वीडन), LKAB (स्वीडन का सबसे बड़ा लौह अयस्क उत्पादक), और Vattenfall (स्वीडिश ऊर्जा कंपनी) के बीच एक संयुक्त उद्यम। HYBRIT ने 2021 में एक ग्राहक (Volvo AB) को दुनिया का पहला हाइड्रोजन-रिड्यूस्ड स्टील वितरित किया। वाणिज्यिक स्तर का उत्पादन 2026-2030 तक SSAB के Luleå संयंत्र में लक्षित है।
H2 Green Steel (अब Stegra): स्वीडन के बोडेन में निर्माणाधीन एक नई ग्रीनफील्ड सुविधा। 2030 तक 5 मिलियन टन प्रति वर्ष ग्रीन स्टील का लक्ष्य, जो स्वीडिश जलविद्युत और पवन ऊर्जा द्वारा संचालित है और H2-DRI-EAF तकनीक का उपयोग करता है।
इसी तरह के मार्गों का पीछा करने वाली अन्य कंपनियों में ArcelorMittal (हाइड्रोजन संक्रमण के साथ MIDREX-आधारित DRI संयंत्र), thyssenkrupp (Duisburg में tkH2Steel परियोजना), और Salzgitter (SALCOS कार्यक्रम) शामिल हैं।
व्यावसायिक चुनौती: ग्रीन हाइड्रोजन की वर्तमान लागत $4-8/kg है, जबकि प्राकृतिक गैस की ऊर्जा-समकक्ष लागत $1-2/kg है। H2-DRI के माध्यम से उत्पादित ग्रीन स्टील पारंपरिक BF-BOF स्टील की तुलना में $100-300/टन का लागत प्रीमियम वहन करता है। क्या उस प्रीमियम को “ग्रीन प्रीमियम” के माध्यम से खरीदारों पर डाला जा सकता है या कार्बन मूल्य निर्धारण के माध्यम से अवशोषित किया जा सकता है, यह स्टील उद्योग के डीकार्बोनाइजेशन का केंद्रीय व्यावसायिक प्रश्न है।
कमोडिटी व्यापार के लिए इसका क्या अर्थ है
EAF/BF-BOF विभाजन के उन कमोडिटी व्यापार प्रवाहों के लिए सीधे निहितार्थ हैं जो प्रत्येक मार्ग का समर्थन करते हैं।
BF-BOF की मांग: लौह अयस्क (ऑस्ट्रेलिया, ब्राजील से शिप किया गया) और कोकिंग कोल (ऑस्ट्रेलिया, USA, कनाडा, रूस से शिप किया गया)। ये दुनिया में सबसे अधिक मात्रा वाले समुद्री ड्राई बल्क व्यापारों में से दो हैं। BF-BOF से दूर जाने का अर्थ सीधे कोकिंग कोल और प्रीमियम लौह अयस्क पेलेट्स की मांग को कम करना है — जो उन कमोडिटी बाजारों के लिए एक दीर्घकालिक प्रतिकूल हवा है।
EAF की मांग: बिजली और स्टील स्क्रैप। वैश्विक स्क्रैप व्यापार महत्वपूर्ण है — तुर्की दुनिया का सबसे बड़ा स्टील स्क्रैप आयातक है, जो USA, EU और UK से स्रोत प्राप्त करता है। विश्व स्तर पर EAF उत्पादन बढ़ने का मतलब है स्क्रैप की मांग में वृद्धि, जो स्क्रैप की कीमतों को ऊपर ले जाती है और स्क्रैप सोर्सिंग को अधिक प्रतिस्पर्धी बनाती है।
H2-DRI की मांग: उच्च-ग्रेड लौह अयस्क पेलेट्स (DRI के लिए मानक BF-BOF ब्लास्ट फर्नेस अयस्क की तुलना में उच्च लौह सामग्री — 67%+ Fe — की आवश्यकता होती है)। यह LKAB (स्वीडन), CVRD/Vale (ब्राजील), और Bahrain Steel से उच्च-ग्रेड लौह अयस्क पेलेट्स के लिए एक प्रीमियम बाजार बनाता है। H2-DRI संक्रमण उच्च-ग्रेड लौह अयस्क के लिए तेजी (bullish) है और मध्यम-ग्रेड ब्लास्ट फर्नेस अयस्क के लिए मंदी (bearish) है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
ब्लास्ट फर्नेस या EAF में से किसे संचालित करना सस्ता है?
यह प्रत्येक स्थान पर कच्चे माल की लागत पर निर्भर करता है। जहां स्क्रैप सस्ता है और बिजली सस्ती है, वहां EAF को संचालित करना सस्ता है। जहां स्क्रैप दुर्लभ है और बिजली महंगी है, वहां BF-BOF को लाभ है। अमेरिका में EAF मिनी-मिलों की लागत अमेरिकी एकीकृत BF-BOF उत्पादकों की तुलना में लगातार कम रही है क्योंकि अमेरिकी स्क्रैप प्रचुर और अपेक्षाकृत सस्ता है। 2022 में गैस संकट के कारण बिजली की कीमतें बढ़ने पर यूरोपीय EAF उत्पादकों को दबाव का सामना करना पड़ा था।
क्या इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस ऑटोमोटिव स्टील बना सकता है?
कुछ बना सकते हैं, महत्वपूर्ण चेतावनियों के साथ। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले फ्लैट-रोल्ड स्टील को रोलिंग के दौरान हॉट शॉर्टनेस से बचने के लिए बहुत कम तांबे के स्तर (0.04% से नीचे) की आवश्यकता होती है। जो EAF संयंत्र ऑटो-ग्रेड स्टील का उत्पादन करते हैं, उन्हें ट्रैम्प तत्वों को कम करने के लिए स्क्रैप को तांबा मुक्त वर्जिन आयरन यूनिट्स — पिग आयरन, DRI, या HBI — के साथ पतला करना चाहिए। Nucor की गैलेटिन और क्रॉफर्ड्सविले शीट मिलें बिल्कुल यही करती हैं। लेकिन महत्वपूर्ण DRI परिवर्धन के बिना एकीकृत BF-BOF संयंत्रों की तुलना में EAF फ्लैट स्टील के लिए गुणवत्ता की सीमा कम है।
ग्रीन स्टील क्या है और यह कितना महंगा है?
ग्रीन स्टील वह स्टील है जो पारंपरिक स्टील निर्माण की तुलना में काफी कम CO2 उत्सर्जन के साथ उत्पादित होता है — आमतौर पर इसे प्रति टन स्टील पर 0.5 टन CO2 से कम के रूप में परिभाषित किया जाता है। अग्रणी मार्ग नवीकरणीय-संचालित ग्रीन हाइड्रोजन का उपयोग करके H2-DRI-EAF है। वर्तमान ग्रीन स्टील पारंपरिक स्टील की तुलना में $100-300/टन का लागत प्रीमियम वहन करता है, जो ग्रीन हाइड्रोजन की लागत पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे नवीकरणीय ऊर्जा की लागत गिरती है, इस प्रीमियम के कम होने की उम्मीद है।
चीन BF-BOF मार्ग पर हावी क्यों है?
चीन ने पिछले 30 वर्षों में अपनी अधिकांश स्टील क्षमता का निर्माण BF-BOF तकनीक का उपयोग करके किया क्योंकि यह तेजी से उत्पादन बढ़ाने का सबसे सस्ता तरीका था, क्योंकि कोकिंग कोल उपलब्ध था, और क्योंकि तेजी से औद्योगिक अर्थव्यवस्था में स्क्रैप दुर्लभ था। चीन प्रति वर्ष 1 बिलियन टन से अधिक स्टील का उत्पादन करता है, ~90% BF-BOF के माध्यम से। जैसे-जैसे चीन का औद्योगिक आधार पुराना होता जाएगा और स्क्रैप की उपलब्धता बढ़ेगी, इसकी EAF हिस्सेदारी वर्तमान ~10% से धीरे-धीरे बढ़ रही है।
HYBRIT क्या है और यह क्यों मायने रखता है?
HYBRIT, SSAB, LKAB और Vattenfall के बीच एक संयुक्त उद्यम है जिसका उद्देश्य हाइड्रोजन डायरेक्ट रिडक्शन का उपयोग करके जीवाश्म-मुक्त स्टील का उत्पादन करना है। 2021 में इसने दुनिया का पहला जीवाश्म-मुक्त स्टील — जो कोकिंग कोल या प्राकृतिक गैस के बिना उत्पादित किया गया था — Volvo AB को वितरित किया। HYBRIT इसलिए मायने रखता है क्योंकि यह प्रदर्शित करता है कि H2-DRI-EAF मार्ग व्यावसायिक रूप से काम कर सकता है। यदि इसे बढ़ाया जाए, तो यह BF-BOF उद्योग में प्रति टन स्टील पर लगभग 2.33 टन CO2 को समाप्त कर सकता है।
मुख्य निष्कर्ष
- ब्लास्ट फर्नेस-BOF मार्ग (BF-BOF) लौह अयस्क और कोकिंग कोल का उपयोग करता है; इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) स्टील स्क्रैप और बिजली का उपयोग करता है। ये मौलिक रूप से अलग कच्चे माल की आपूर्ति श्रृंखलाएं हैं।
- BF-BOF प्रति टन स्टील पर लगभग 2.33 टन CO2 का उत्सर्जन करता है; EAF लगभग 0.77 टन उत्सर्जन करता है — 67% की कमी।
- EAF की पूंजीगत लागत BF-BOF की तुलना में बहुत कम है (~$300-400 प्रति टन क्षमता बनाम $600-1,000) और इसमें परिचालन लचीलापन अधिक है, लेकिन यह बिजली की कीमतों के प्रति संवेदनशील है।
- EAF स्क्रैप से जमा होने वाले ट्रैम्प तत्वों — विशेष रूप से तांबे — को पतला करने के लिए वर्जिन आयरन यूनिट्स को जोड़े बिना ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उच्च-शुद्धता वाले फ्लैट स्टील ग्रेड का आसानी से उत्पादन नहीं कर सकता।
- वैश्विक स्टील निर्माण लगभग 70% BF-BOF और 30% EAF है; जैसे-जैसे स्क्रैप की उपलब्धता बढ़ रही है और डीकार्बोनाइजेशन का दबाव बढ़ रहा है, EAF की हिस्सेदारी बढ़ रही है।
- EU ETS कार्बन मूल्य (~€50-70/टन CO2) BF-BOF स्टील में €115-165/टन की एम्बेडेड कार्बन लागत जोड़ता है, जिससे प्रतिस्पर्धी दबाव पैदा होता है जिसका सामना EAF और कार्बन मूल्य निर्धारण के बिना आयात समान रूप से नहीं करते हैं।
- ग्रीन हाइड्रोजन DRI (H2-DRI-EAF) सबसे कम कार्बन वाला स्टील निर्माण मार्ग है, जो BF-BOF की तुलना में CO2 को 95% तक कम करता है; स्वीडन में HYBRIT और Stegra प्रमुख वाणिज्यिक-स्तरीय परियोजनाएं हैं।
- BF-BOF से EAF/DRI-EAF की ओर बदलाव कोकिंग कोल और मानक लौह अयस्क के लिए दीर्घकालिक मंदी (bearish) है, और उच्च-ग्रेड लौह अयस्क पेलेट्स और स्टील स्क्रैप के लिए तेजी (bullish) है।
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