एल्युमीनियम

एल्युमीनियम क्षेत्र का संक्षिप्त अवलोकन

भारतीय एल्युमीनियम उद्योग वैश्विक स्तर पर एल्युमीनियम का दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक है, जिसकी वैश्विक उत्पादन में ~5.3% हिस्सेदारी है। वित्‍तीय वर्ष 21 में, भारत ने ~4 मिलियन टन (MT) एल्युमीनियम का उत्पादन किया. यह उद्योग अत्यधिक केंद्रित है और देश के अधिकांश एल्युमीनियम का उत्पादन शीर्ष पांच कंपनियों द्वारा किया जा रहा है। भारत में एल्युमीनियम उद्योग प्रति वर्ष 7% की गहरी वृद्धि दर से फल-फूल रहा है, जो दुनिया में सबसे अधिक है। निर्माण, इलेक्ट्रिकल, ऑटोमोबाइल, पैकेजिंग आदि जैसे विभिन्न क्षेत्रों से एल्युमीनियम की मांग पिछले कुछ वर्षों में बढ़ी है। भारत से प्राथमिक एल्युमीनियम के निर्यात में पिछले कुछ वर्षों में तेजी से वृद्धि देखी गई है और कुल उत्पादन में निर्यात का हिस्सा वित्‍तीय वर्ष 2016 में 46 प्रतिशत से बढ़कर वित्‍तीय वर्ष 2020 में 54 प्रतिशत हो गया है। वित्‍तीय वर्ष 2021 की पहली तिमाही के दौरान भारत के प्राथमिक एल्युमीनियम निर्यात में लगभग 50% की वृद्धि हुई।

वित्त वर्ष 2021 में, भारत की प्रति व्यक्ति एल्युमीनियम खपत 2.5 किलोग्राम थी, जबकि दुनिया भर में औसत 11 किलोग्राम और चीन का 24 किलोग्राम थी। नीति आयोग (नेशनल इंस्टीट्यूशन फॉर ट्रांसफॉर्मिंग इंडिया) आयोग के एक अध्ययन के अनुसार, भारत की प्रति व्यक्ति एल्युमीनियम खपत को वैश्विक औसत तक बढ़ाने के लिए खपत में 16 मीट्रिक टन की वार्षिक वृद्धि की आवश्यकता होगी। प्रमुख एल्युमीनियम खपत वाले क्षेत्रों में बिजली (~44%), निर्माण (17%), और उपभोक्ता टिकाऊ वस्तु और परिवहन (10-12%) शामिल हैं।

विनिर्माण प्रक्रिया और ऊर्जा खपत

एल्यूमीनियम निर्माण प्रक्रिया में दो प्राथमिक उप-प्रक्रियाएं शामिल हैं; एल्यूमिना के उत्पादन के लिए बॉक्साइट शोधन और एल्यूमिनियम धातु के उत्पादन के लिए गलाने और व्यापारी उत्पादों में परिवर्तन के लिए द्वितीयक प्रक्रिया। हालांकि एनोड उत्पादन में भी काफी ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, यह अक्सर कच्चे माल के तहत जिम्मेदार होता है। समग्र संदर्भ में, विभिन्न उप-प्रक्रियाओं में ऊर्जा उपयोग का विशिष्ट वितरण नीचे दिखाया गया है:

रिफाइनिंग और एनोड बनाने की प्रक्रिया में मुख्य रूप से थर्मल एनर्जी का इस्तेमाल होता है - पहले वाले के लिए डाइजेशन और कैल्सीनेशन और दूसरे वाले के लिए बेकिंग में। हालांकि, अगर कोक की एनर्जी को भी शामिल किया जाए, तो कुल एनर्जी खपत में 30% और जुड़ जाता है। स्मेल्टिंग प्रक्रिया के लिए बिजली का इस्तेमाल होता है। सेकेंडरी प्रक्रिया के लिए थर्मल और इलेक्ट्रिकल दोनों तरह की एनर्जी का इस्तेमाल होता है - डाई कास्टिंग, प्री-हीटिंग और स्ट्रेस रिलीविंग के लिए थर्मल एनर्जी, जबकि रोलिंग और एक्सट्रूज़न के लिए इलेक्ट्रिकल एनर्जी। इसके अलावा, भारत के सभी प्लांट्स में कोयले पर आधारित कैप्टिव पावर प्लांट हैं जो मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया की लगभग पूरी बिजली की ज़रूरत को पूरा करते हैं। एल्युमीनियम मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया में इस्तेमाल होने वाले फ्यूल का आम मिक्स इस तरह है: क) कोयला (94%), ख) तेल (4.5%), ग) गैस (0.5%), घ) बिजली (1%)।

बुनियादी तकनीक के अलावा, संचालन और रखरखाव भी ऊर्जा उपयोग को बनाए रखने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। परिचालन नियंत्रण के कुछ महत्वपूर्ण क्षेत्रों में एल्यूमिना फ़ीड दर, सेल तापमान, वर्तमान घनत्व, एनोड प्रबंधन, उत्पाद निष्कर्षण का प्रबंधन शामिल है। इसी तरह, रखरखाव में उचित इन्सुलेशन स्तर और थर्मल संतुलन, विभिन्न बस बार कनेक्शनों और जोड़ों की चालकता आदि शामिल हैं। 

एक विशिष्ट एल्यूमीनियम संयंत्र का प्रवाह प्रक्रिया आरेख

एक एल्यूमीनियम संयंत्र के एक विशिष्ट स्मेल्टर पॉटलाइन का बर्डआई

एल्यूमीनियम क्षेत्र के लिए पीएटी योजना 

एल्युमीनियम क्षेत्र बीईई की निष्‍पादन, उपलब्धि और व्यापार योजना के तहत कवर किए गए निर्दिष्ट क्षेत्रों में से एक है। एल्युमीनियम क्षेत्र को इसकी प्रक्रिया के आधार पर चार उप-क्षेत्रों में वर्गीकृत किया गया है: रिफाइनरी, स्मेल्टर, एकीकृत और कोल्ड शीट मिल्स।

 7,500 टन से अधिक तेल समतुल्य (टीओई) की वार्षिक खपत के साथ एल्युमीनियम उद्योग को पीएटी योजना के अन्‍तर्गत चिन्हित उपभोक्ता (डीसी) के रूप में अधिसूचित किया गया है। 1. पीएटी चक्रवार डीसी की संख्या, उनकी कुल ऊर्जा खपत (मिलियन टीओई) और एल्यूमीनियम क्षेत्र के ऊर्जा बचत लक्ष्य (मिलियन टीओई) नीचे प्रस्तुत किए गए हैं: 

पीएटी चक्र I और पीएटी चक्र II के अन्‍तर्गत्‍ एल्यूमीनियम क्षेत्र के डीसी द्वारा प्राप्त ऊर्जा बचत क्रमशः 0.73 एमटीओई और 0.573 एमटीटीओई है।. 

एल्युमीनियम क्षेत्र द्वारा अपनाई गई सर्वोत्तम प्रथाएं 

एल्यूमीनियम उद्योगों ने अपने औद्योगिक ऊर्जा दक्षता और डीकार्बोनाइजेशन (आईईईडी) उपायों के हिस्से के रूप में निम्नलिखित प्रमुख परिचालन सर्वोत्तम प्रथाओं और प्रौद्योगिकियों को अपनाया है::

1. 100% ग्रेफाइटाइज्ड कैथोड स्थापना।
2.  रेक्टिफायर सिस्टम की रूपांतरण दक्षता में सुधार।
3.  ग्राफाइटाइज्ड पॉट वर्तमान दक्षता में सुधार और औसत वोल्टेज में कमी।  
4. सिलिकेट-आधारित एनोड कोटिंग तकनीक शीर्ष ऑक्सीकरण को कम करने में लागू होती है जिसका शुद्ध कार्बन खपत पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है।
5.  एसी से डीसी रूपांतरण दक्षता में सुधार।  
6. पॉट कैथोड के लिए आरयूसी (कैथोड का उपयोग करने के लिए तैयार) कॉपर इन्सर्ट कलेक्टर बार का उपयोग। 
7. एक उच्च क्रॉस-सेक्शन और कम वर्तमान घनत्व वाले छोटे वर्तमान पथ द्वारा मृत पॉट अवशिष्ट वोल्टेज को शून्य तक कम करना।
8. एचएफओ की खपत को बचाने और बेक ओवन और कास्ट हाउस में उत्सर्जन को कम करने के लिए बेक ओवन और कास्ट हाउस में उपयोग किया जाने वाला फिच ईंधन उत्प्रेरक (ईंधन की बचत का लगभग 5%)।
9. बॉयलरों में बायोमास को-फायरिंग।
10.  ऊर्जा विश्लेषणात्मक प्लेटफार्म एआई के साथ पावर बीआई का उपयोग करके और तांबे के डालने का उपयोग करके ऊर्जा की बचत। 
11.  डिजिटल स्मेल्टर सॉल्यूशन (भारत में पहला), झारसुगुडा, ओडिशा में एक एल्यूमीनियम स्मेल्टर में तैनात - मानव-कम निगरानी और परिचालन नियंत्रण के लिए डिजिटल ट्विन तकनीक का उपयोग करता है, इस प्रकार एक दूरस्थ सलाहकार प्रणाली के माध्यम से ऊर्जा और संसाधन दक्षता को बढ़ाता है।. 
12. ओएसआईसॉफ्ट पीआई (प्रक्रिया सूचना) प्रणाली, एक औद्योगिक आईओटी समाधान, जिसे झारसुगुडा में कार्यान्वित किया गया है, परिचालन दक्षता और उत्पादकता को बढ़ावा देने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग करता है।

 संबंधित मंत्रालयों का विवरण 

• खान मंत्रालय
• उद्योग और आंतरिक व्यापार संवर्धन विभाग (डीपीआईआईटी)

विशेष संगठन / अनुसंधान संस्थान का विवरण 

• खान मंत्रालय के अधीन जवाहरलाल नेहरू एल्युमिनियम अनुसंधान विकास और डिजाइन केंद्र (जेएनएआरडीडीसी)

औद्योगिक संघों का विवरण 

• एल्युमिनियम एसोसिएशन ऑफ इंडिया
• एल्यूमिनियम सेकेंडरी मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (इंडिया)

प्रमुख प्रौद्योगिकियों की सूची 

1. गीले टेबल कैथोड के साथ सूखा सेल प्रौद्योगिकी
2. जीरो गैप इलेक्ट्रोलाइज़र 
3. कैल्सिनर मुख्य बर्नर नोजल प्रतिस्थापन।
4. पॉट रिलाइनिंग के लिए कोल्ड सीलिंग पेस्ट का उपयोग।
5. इसकी दक्षता बढ़ाने के लिए पंप की कोरो-कोट कोटिंग।
6. गर्म मिल इमल्शन के लिए सौर ताप प्रणाली।
7. टेंशन लेवलर प्रक्रिया में स्टीम बॉयलर को बदलने के लिए गर्म पानी का जनरेटर।
8. निष्क्रिय एनोड प्रौद्योगिकी।
9. गीली कैथोड प्रौद्योगिकी
10. बहुध्रुवीय सेल प्रौद्योगिकी।
11.  नवीकरणीय ऊर्जा आधारित स्मेल्टर प्लांट

ईई और डीकार्बोनाइजेशन प्रौद्योगिकियों और समाधानों की सूची (राष्ट्रीय और अन्‍तरराष्‍ट्रीय) 
 

रिपोर्ट  

भारतीय एल्युमीनियम उद्योग में ऊर्जा दक्षता और डीकार्बोनाइजेशन के लिए पथ