1. प्राथमिक एल्यूमीनियम और पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम के बीच प्रक्रिया प्रवाह की तुलना
प्राथमिक एल्यूमीनियम बॉक्साइट खनन से शुरू होता है और बायर प्रक्रिया के माध्यम से एल्यूमिना में परिष्कृत होता है। इसे फिर हॉल एल्यूट इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से तरल एल्यूमीनियम में घटाया जाता है और अंत में प्राथमिक एल्यूमीनियम इनगॉट्स में ढाला जाता है। पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम सीधे विभिन्न प्रकार के एल्यूमीनियम कचरे को कच्चे माल के रूप में उपयोग करता है, खनन और इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियाओं को दरकिनार करता है। मुख्य प्रक्रियाओं में फीड प्रीहीटिंग, मेल्टिंग, रिफाइनिंग, इंसुलेशन, कास्टिंग, सॉइंग और होमोजेनाइजेशन हीट ट्रीटमेंट शामिल हैं।
प्राथमिक एल्यूमीनियम और पुनर्नवीनीकरण एल्यूमीनियम के बीच उत्पादन प्रक्रियाओं में अंतर
कचरे को आंतरिक कचरे और बाहरी कचरे में विभाजित किया गया है। आंतरिक कचरा हमारे कारखाने की उत्पादन प्रक्रिया से आता है, जैसे कास्टिंग राइजर, सॉइंग एज स्क्रैप और रोलिंग एज। इन प्रकार के कचरे की संरचना साफ होती है और आम तौर पर जटिल प्रीट्रीटमेंट की आवश्यकता नहीं होती है। उन्हें सीधे भट्टी में फिर से पिघलाया जा सकता है; बाहरी कचरा उपभोक्ता के अंत में स्क्रैप उत्पादों से आता है, जैसे ऑटोमोटिव घटक, एल्यूमीनियम के डिब्बे, केबल और घरेलू उपकरण एल्यूमीनियम के पुर्जे, जिन्हें भट्टी में डालने से पहले छांटने और अनकोट करने की आवश्यकता होती है। पिघलने के बाद रिफाइनिंग प्रक्रिया में अलॉयिंग और ब्लेंडिंग घटक, फ्लक्स स्लैक रिमूवल, रोटरी डीगैसिंग, सिरेमिक फिल्ट्रेशन और पिघले हुए हाइड्रोजन और गैर-धातु समावेश को हटाना शामिल है; इसके बाद, पिघला हुआ इंसुलेशन भट्टी में स्थिर तापमान नियंत्रण के लिए प्रवेश करता है, एल्यूमीनियम प्लेट ब्लैंक्स प्राप्त करने के लिए अर्ध-निरंतर कास्टिंग को पूरा करता है। कुछ ब्लैंक्स को कास्टिंग अलगाव को खत्म करने और बाद की रोलिंग प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार करने के लिए लंबे समय तक होमोजेनाइजेशन हीट ट्रीटमेंट से गुजरना पड़ता है।
एसएपीए कारखाने की पूरी सामग्री ऊर्जा इनपुट और आउटपुट प्रक्रिया निम्नलिखित चित्र में दिखाई गई है। सिस्टम सीमा में प्रीहीटिंग भट्टी, मेल्टिंग भट्टी, इंसुलेशन भट्टी, कास्टिंग, सॉइंग और होमोजेनाइजेशन हीट ट्रीटमेंट की पूरी प्रक्रिया शामिल है; इनपुट में कच्चे एल्यूमीनियम इनगॉट्स, आंतरिक और बाहरी कचरा सामग्री, फ्लक्स, प्रोपेन ईंधन, बिजली, ऑक्सीजन और आर्गन गैस शामिल हैं; आउटपुट में एल्यूमीनियम प्लेट ब्लैंक्स, एल्यूमीनियम स्लैक, विभिन्न प्रक्रिया कचरे और फ्लू गैस और शीतलन जल द्वारा ले जाने वाली ऊर्जा हानि शामिल है।
2. मेल्टिंग भट्टियों के मुख्य प्रकार
यह शोध उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली इंडक्शन भट्टियों की तुलना ऑक्सीजन ईंधन भट्टियों से करने पर केंद्रित है। (1) इंडक्शन भट्टी: धातु के अंदर जूल गर्मी उत्पन्न करने के लिए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण पर निर्भर करती है ताकि एल्यूमीनियम सामग्री को पिघलाया जा सके, ईंधन दहन की आवश्यकता के बिना, न्यूनतम धुएं के उत्सर्जन के साथ, और पिघला हुआ दहन उत्पादों द्वारा आसानी से दूषित नहीं होता है; मुख्य ऊर्जा हानि भट्टी की दीवार के गर्मी अपव्यय, स्लैक हटाने वाले एल्यूमीनियम स्लैक द्वारा ले जाने वाली गर्मी और इंडक्शन कॉइल के शीतलन जल द्वारा ले जाने वाली बड़ी मात्रा में गर्मी से आती है।

2) ऑक्सीजन ईंधन भट्टी: प्रोपेन को ईंधन के रूप में उपयोग करना, दहन में सहायता के लिए हवा के बिना, दहन में सहायता के लिए शुद्ध ऑक्सीजन का उपयोग करना। सामान्य वायु ईंधन के दहन से बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन आएगी, जिसे निकास गैस द्वारा बड़ी मात्रा में गर्मी के साथ गर्म किया जाएगा और ले जाया जाएगा; ऑक्सीजन ईंधन दहन में फ्लू गैस में बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन नहीं होता है, जो फ्लू गैस की कुल प्रवाह दर को काफी कम कर सकता है और गर्मी के नुकसान को कम कर सकता है; उपकरण पिघला हुआ गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाने और पिघलने की दर में सुधार करने के लिए विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना ईएमएस से लैस है। ऑक्सीजन ईंधन भट्टियों के मुख्य ताप नुकसान उच्च तापमान फ्लू गैस, भट्टी की दीवारों, शीतलन जल और एल्यूमीनियम स्लैक से आते हैं।

कारखाने में प्रीहीटिंग भट्टियां भी लगी हुई हैं, जिन्हें ईंधन प्रत्यक्ष दहन प्रीहीटिंग भट्टियों और फ्लू गैस अपशिष्ट गर्मी प्रीहीटिंग भट्टियों में विभाजित किया गया है; फ्लू गैस अपशिष्ट गर्मी प्रीहीटिंग भट्टी ऑक्सीजन - ईंधन भट्टी की उच्च तापमान फ्लू गैस गर्मी को पुनर्प्राप्त करती है, भट्टी में प्रवेश करने वाली कचरा सामग्री को सुखाती और प्रीहीट करती है, बिना किसी अतिरिक्त ईंधन की खपत के, जो एक महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत उपाय है। सभी इंसुलेशन भट्टियां गैस-चालित होती हैं, पिघले हुए तापमान को बनाए रखती हैं और रिफाइनिंग और स्लैक हटाने को पूरा करती हैं; सभी होमोजेनाइजेशन हीट ट्रीटमेंट इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टियों का उपयोग करके किए जाते हैं।
3. अनुसंधान लेखांकन विधियाँ
ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम का पालन करते हुए, कुल इनपुट द्रव्यमान कुल आउटपुट द्रव्यमान के बराबर होता है; इनपुट कुल ऊर्जा = प्रभावी रूप से उपयोग की जाने वाली गर्मी + विभिन्न प्रकार की गर्मी हानि। [Q {में}=Q {बाहर}=Q {उपयोगी}+Q {हानि}] गर्मी हानि को इसमें उप-विभाजित किया गया है: भट्टी की दीवार विकिरण + संवहनी गर्मी अपव्यय हानि, फ्लू गैस संवेदी गर्मी हानि, शीतलन जल द्वारा ले जाने वाली गर्मी, परिवहन के दौरान तापमान ड्रॉप गर्मी हानि, और एल्यूमीनियम स्लैक और प्रक्रिया कचरे द्वारा ले जाने वाली संवेदी गर्मी। भट्टी की दीवार के गर्मी अपव्यय के लिए विकिरणित गर्मी हस्तांतरण और संवहनी गर्मी हस्तांतरण की एक साथ गणना करना; फ्लू गैस की गर्मी हानि की गणना फ्लू गैस में प्रत्येक घटक के एन्थैल्पी अंतर के आधार पर की जाती है; विभिन्न तापमानों पर सामग्री के एन्थैल्पी मानों की गणना थर्मो कैल्क थर्मोडायनामिक सॉफ्टवेयर TCAL1 डेटाबेस का उपयोग करके की जाती है ताकि विभिन्न तापमानों पर एल्यूमीनियम और मिश्र धातुओं के एन्थैल्पी मान प्राप्त किए जा सकें, जिनका उपयोग परिवहन, हीटिंग और शीतलन प्रक्रियाओं के दौरान गर्मी गणना के लिए किया जाता है।
ISO14040 और ISO14044 मानकों का पालन करते हुए, एक क्रैडल टू गेट सीमा को अपनाते हुए, उत्पाद के बाद के उपयोग और स्क्रैप रीसाइक्लिंग चरणों को छोड़कर।
कार्बन उत्सर्जन में प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष उत्सर्जन शामिल हैं:
प्रत्यक्ष उत्सर्जन: कारखाने के भीतर प्रोपेन और डीजल के दहन से ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन होता है;
अप्रत्यक्ष उत्सर्जन: अपस्ट्रीम प्राथमिक एल्यूमीनियम इनगॉट उत्पादन, कचरा प्रीट्रीटमेंट, बिजली उत्पादन और सहायक सामग्री तैयारी से उत्सर्जन।
कारखाने द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली स्वीडन से वैटनफॉल परमाणु ऊर्जा से आती है, जिसमें केवल 6.5 ग्रामCO₂ eq/kWh का कार्बन उत्सर्जन कारक होता है; मूल एल्यूमीनियम इनगॉट्स यूरोपीय एल्यूमीनियम एसोसिएशन के ईएए डेटाबेस से प्राप्त किए जाते हैं; आंतरिक कारखाने के भीतर लौटे कचरा सामग्री के लिए प्री-ट्रीटमेंट का बोझ 0 के रूप में गणना की जाती है; बाहरी रीसाइक्लिंग कचरे को कुचलने और छांटने के उपचार के कार्बन उत्सर्जन में शामिल किया गया है; ऑक्सीजन, शीतलन जल और आर्गन का योगदान बहुत कम है और गणना में इसे अनदेखा किया गया है। कार्बन फुटप्रिंट विभिन्न सामग्रियों की खपत को संबंधित कार्बन उत्सर्जन कारकों से गुणा करने और उत्पाद प्रति टन CO₂ समकक्ष प्राप्त करने के लिए जमा करने के बराबर है।