Schéma procesu kontinuálního pozinkování ocelové výztuže (CGR)
Růst světové poptávky po zinku od roku 2000 oslabuje, protože Čína se stala vyspělou ekonomikou, která nyní kopíruje trend vyspělých zemí. Tempo čínského růstu poptávky po zinku v příštích pěti letech bude velmi podobné tempu růstu celosvětové poptávky po zinku. Indie nadále vykazuje relativně vysoké tempo růstu; absolutní čísla jsou však mnohem menší než u obří Číny, kde se spotřebuje téměř polovina celosvětově vyráběného zinku. Očekává se, že růst poptávky po zinku v USA v příštích 5 letech bude vyšší než v Evropě, kde pravděpodobná recese může zhoršit ekonomiku.
Trh s dodávkami rafinovaného zinku se právě změnil z deficitního trhu na přebytkový trh. Tam, kde spotřebitelé intenzivně čerpali z vykazovaných a nevykazovaných zásob a zásoby klesly na nejnižší úroveň za více než deset let, se nyní očekává, že se zásoby pomalu dostanou na lepší úroveň. Recyklace zinku zaznamenala silný růst; zejména recyklace zinku v ocelovém prachu v podobě oxidů zinečnatých na nový primární zinek překročila úroveň 1 milion tun ročně. Zinkový šrot recyklovaný na sekundární zinek je důležitou surovinou pro žárové zinkovny a pro výrobce mosazi.
Evropský trh žárového zinkování vykazuje od roku 2013 silný růst. Také severoamerický trh žárového zinkování od roku 2018 vykazuje opět růst, ale domácí dodávky oceli jsou vyšší než růst produkce žárového zinkování, což vede ke stagnaci v pronikání na trh. Čínský trh žárového zinkování čelí velkým výzvám v podobě opatření na ochranu životního prostředí, ve zvýšených nákladech, zpomalení růstu poptávky a v nabídce převyšující poptávku, ale zároveň má dobré příležitosti v oblasti solárních fotovoltanických panelů, dopravních tunelů a lešenářských výrobků.
Kontinuálně pozinkovaná ocelová výztuž (CGR) je nový proces, který je nyní k dispozici v Severní Americe, Dubaji a Číně pro kontinuální výrobu výztuže odolné vůči korozi. Tento proces je velmi účinný, a přestože hmotnost zinkového povlaku je o něco nižší než u povlaků žárového zinkování, poskytuje pro tento konkrétní účel dostatečnou ochranu a trvanlivost.
GLOBÁLNÍ POPTÁVKA PO ZINKU
Očekává se, že v následujících 5–10 letech bude celosvětová poptávka po zinku růst pomaleji než v minulých letech. Je to dáno především růstem HDP a poptávky po oceli v Číně, které zůstávají solidní, ale tempo jejich růstu klesá. Od roku 2000 do roku 2007 byla poptávka po zinku velmi silná při průměrné meziroční míře růstu 3,5 %. Po finanční krizi v roce 2008 se růst poptávky po zinku snižoval až do roku 2017 a meziroční průměr byl 1,9 %. Očekává se, že celosvětový růst poptávky po zinku se mezi lety 2017 a 2027 dále meziročně zpomalí na průměrnou míru růstu 1,5 %.
Pokles celosvětového růstu spotřeby zinku je způsoben hlavně Čínou. Zatímco čínská poptávka po zinku vykázala v letech 2007 až 2017 v průměru meziročně růst o 6,3 % (obrázek 1), očekává se, že čínská míra růstu mezi rokem 2017 a 2022 poklesne na 1,3 % v důsledku snížení vývozu produktů do Evropy a Severní Ameriky. Probíhající restrukturalizace čínské domácí ekonomiky povede také k méně intenzivnímu růstu spotřeby zinku. Vzhledem k absolutním číslům (Čína spotřebovává téměř polovinu zinku vyrobeného na světě) bude Čína i v následujících 5 letech motorem růstu.
V blízkém až střednědobém horizontu bude růst spotřeby zinku v Číně pravděpodobně podpořen oživením bytové výstavby. Očekává se, že domácí poptávka po oceli v Číně mezi lety 2017 a 2022 meziročně poklesne o 0,2 %. Čínská spotřeba oceli od roku 2013 stagnuje a vykazuje podobný trend jako vyspělé země.
V Indii se předpokládá, že hospodářské reformy, urbanizace a rostoucí střední třída povedou k tomu, že v zemi bude nejrychlejší (relativní) růst spotřeby zinku. Očekávaná míra růstu spotřeby zinku v letech 2017 až 2022 je meziročně 4,6 %. Pokud bude tempo reforem akcelerováno a prohloubeno, pak bude třeba tento výhled dále korigovat. Očekávaný růst poptávky po oceli v Indii v letech 2017 až 2022 dokonce překoná růst spotřeby zinku meziročně o 6,1 %.
Makroekonomické ukazatele naznačují, že evropské ekonomice hrozí, že se v roce 2019 dostane do recese. Nárůst populismu a potenciální odchod Velké Británie z EU bez dohody představují pro krátkodobý výhled rizika zpomalení. Očekávaná míra meziročního růstu spotřeby zinku a oceli mezi roky 2017 a 2022 je 0,9 % a 0,3 %.
Přestože růst v USA zůstává robustní, boom automobilového sektoru, který se vyznačuje vysokou spotřebou zinku, je již za zenitem a produkce automobilů klesá společně s tím, jak výrobci snižují výrobní kapacity. Zavedení různých celních a obchodních překážek zatím nijak nepřispělo ke zvýšení spotřeby zinku. Očekávaná míra růstu spotřeby zinku a oceli pro příštích 5 let je však silná, meziročně 1,9 % a 2,0 %.
Navzdory současným trendům se náhrada zinku nejeví jako závažná hrozba, protože buď již nastala, nebo nebude tak vysoká, jak se dříve myslelo.
GLOBÁLNÍ DODÁVKY ZINKU
V posledních 5 letech byl trh rafinovaného zinku v deficitu, což znamená, že výroba rafinovaného zinku byla nižší, než spotřeba. Celkový schodek za 5 let činil kolem 3 milionů tun rafinovaného zinku, který byl čerpán ze zásob a skladů.
U vykazovaných zásob, jako jsou LME a SHFE, došlo v polovině roku 2018 ke snížení jejich zásob z více než 1,5 milionu tun na úroveň přibližně 0,2 milionu tun (obrázek 2). Zbytek poptávky byl čerpán z neregistrovaných zásob výrobců a obchodníků.
Trhy Číny a zbytku světa s koncentrátem se v roce 2018 dostaly do přebytku. Silný růst nabídky dolů v příštích několika letech povede k ještě většímu přebytku koncentrátů. Navíc od roku 2015 došlo k poklesu výroby hutí, zejména v Číně. Neatraktivní ekonomika a environmentální problémy vedly k poklesu produkce rafinované zinku v Číně.
Dobrou zprávou je, že výroba hutí opět roste a očekává se, že trh se ve střednědobém výhledu vrátí do přebytku. Od roku 2019 do roku 2025 se očekává přebytek v bilanci globálního trhu s rafinovaným zinkem (obrázek 3).
Zatímco většina vyrobeného rafinovaného zinku je primární zinek, recyklace zinku představuje 4 miliony tun ročně. Kovový šrot z pozinkovaných odlitků a pozinkovaných ocelových střešních plechů se recykluje do sekundárního zinku, což je důležitá surovina pro některé žárové zinkovny a výrobce mosazi. Zinkové odpady, jako jsou tvrdý zinek a popel, se často recyklují do chemických produktů zinku, jako je oxid zinečnatý, síran zinečnatý a chlorid zinečnatý.
Výjimkou je prach z elektrických obloukových pecí (EOP) pocházející z recyklace oceli, který je recyklován na surové oxidy zinečnaté (WZO), což je primární surovina pro výrobu zinku. Zinek z pozinkované oceli může být tedy na konci své životnosti recyklován do primárního zinku v kvalitě Special High Grade (SHG) (99,995 % Zn). Výtěžek této recyklační operace je 85 %, protože ke ztrátám zinku dochází v peci na zpracování WZO, v huti a při galvanizačním procesu. Regulační opatření zavedená po celém světě vedla k vytvoření pevného a spolehlivého celosvětového trhu s využitím WZO pro výrobu zinkového kovu. Globální produkce WZO vzrostla z méně než 0,4 milionu tun (zinek) v roce 1988 na téměř 1,1 milionu tun v roce 2018. Dostupné zdroje WZO pro výrobce zinku ve srovnání se zinkovou rudou v současné době představují úsporu více než 10 milionů tun zinkové rudy a více než 1 milionu tun zinkového kovu. Kromě toho se na výrobu WZO používá více než 90 % veškerého prachu z EOP vytvořeného ve Spojených státech a v Evropě.
GLOBÁLNÍ TRHY ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ
Evropský průmysl byl těžce zasažen hospodářskou krizí v roce 2008 a poklesem vládních výdajů na infrastrukturu. Evropský trh žárového zinkování před krizí byl na úrovni více než 6,8 milionu tun žárově pozinkované oceli (nezahrnuje Turecko a Polsko). Od roku 2013 trh roste díky silnému marketingovému úsilí evropských asociací zinkoven, avšak objem výroby žárového zinkování v roce 2018 na úrovni něco málo přes 6,6 milionu tun stále nebyl na úrovni před krizí. Včetně Turecka a Polska činila celková produkce žárového zinkování v Evropě v roce 2018 přibližně 8 milionů tun.
V Severní Americe se objem výroby počítá tak, že se zinek spotřebovaný zinkovnami podělí každoroční spotřebou. Na základě údajů společnosti USGS a údajů o oceli AISI a dat, která poskytují zinkovny, vzrostla celková produkce žárového zinkování v roce 2018 ve srovnání s rokem 2017 o 5,6 % na celkových 4,52 milionu tun. Po dvou letech poklesu (2016 a 2017) se objem výroby v roce 2018 téměř vrátil na úroveň roku 2015.
Celkové domácí dodávky oceli (a pozinkované oceli) se rovněž zvýšily díky různým celním tarifům zavedeným na surovou ocel. Nicméně pozice na trhu (kolik „pozinkovatelné“ oceli je skutečně pozinkováno) se v roce 2018 příliš nelišila od roku 2017 s objemem cca 32 %. V zásadě to ukazuje, že domácí dodávky oceli v Severní Americe překonávají nárůst žárového zinkování.
Čína je zdaleka největším trhem žárového zinkování na světě, s odhadovanou produkcí žárového zinkování v roce 2017 v objemu 44 milionů tun pozinkované oceli v dávkách, rozděleno na 25 milionů tun konstrukční oceli, 15 milionů tun trubek a 4 miliony tun spojovací materiál (šrouby, matice atd.). Spotřeba zinku v Číně pro zinkování (v dávkách a kontinuální) je 58,2 % celkové spotřeby zinku, což je o něco vyšší než celosvětový průměr (kolem 50 %). Čínský průmysl žárového zinkování čelí několika výzvám, jako jsou omezení zdrojů a ochrany životního prostředí, nadměrná kapacita, pokles růstu poptávky a rostoucí náklady. Současně v Číně existují dobré příležitosti pro žárové zinkování v oblasti ocelových konstrukcích pro solární fotovoltanické panely a v oblasti inženýrských tunelů. Také trh lešenářských ocelí, po přechodu od bambusového na ocelové lešení, se nyní pomalu mění z lakovaného lešení na pozinkované lešení.
TECHNOLOGICKÝ VÝVOJ – KONTINUÁLNĚ POZINKOVANÁ OCELOVÁ VÝZTUŽ
Kontinuálně pozinkovaná ocelová výztuž (CGR) je nový proces, který je nyní k dispozici v Severní Americe, Dubaji a Číně pro kontinuální výrobu výztuže odolné vůči korozi. Tradičně žárově pozinkovaná ocelová výztuž chrání betonové konstrukce po celá desetiletí silným metalurgicky spojeným povlakem, který poskytuje jak bariérovou, tak ztracenou ochranu. Stejně jako u žárově zinkované ocelové výztuže je CGR plně ponořen do zinkové lázně. Při CGR zinkování se používá zinek CGG s 0,2 % Al.
V tomto procesu (obrázek 5) je výztuž mechanicky očištěna tryskáním, nikoli mořením. Pro dezoxidaci oceli před provedením povlaku je výztuž ponořena do tavidla, ačkoliv pro dezoxidaci oceli před pozinkováním může být použita metoda heat-to-coat method v inertní atmosféře. Použití tavidla k dezoxidaci oceli umožňuje větší flexibilitu ve výrobních programech. K sušení tavidla anebo k předehřátí povrchu tyče před pozinkováním se používá indukční ohřev. Včetně fáze předehřívání je celková doba, po kterou je ocel na teplotě roztaveného zinku (460 °C), asi 4–5 sekund. To umožňuje pozinkování všech druhů oceli (běžné i vysokopevnostní) beze změny struktury povlaku nebo mechanických vlastností. Všechny třídy, včetně vysokopevnostní oceli, budou mít stejný povlak v podstatě čistého zinku, s normální kontinuální galvanizační reakcí mezi železem a hliníkem, která tvoří tenkou a tažnou vrstvu intermetalické slitiny.
CGR povlak je také metalurgicky spojen s podkladem a je pevný a odolný proti oděru, ke kterému běžně dochází během přepravy a montáže. Avšak vzhledem k velmi krátké době ponoření je struktura povlaku téměř zcela čistý zinek. Tato povlaková struktura je vysoce tažná a může být ohnuta bez praskání na průměry menší než 4x průměr výztuže. Testy také ukazují, že zinek poskytuje vynikající přilnavost k betonu, a přitom poskytuje bariérovou a ztracenou ochranu proti korozi.
Pevnost spoje mezi betonem a výztužnou ocelí je nejdůležitějším požadavkem vyztuženého betonu jako kompozitního stavebního materiálu. Pevnost spoje se dosahuje především mechanickým spojením ocelových žeber a okolního betonu. U výztuže odolné vůči korozi bude hrát roli také povrch tyče. Výsledky testování pevnosti spoje v korodovaných i nekorodovaných podmínkách ukazují, že CGR předčí jiné korozivzdorné ocelové výztuže, jako je nerezová ocel, výztuže s epoxidovým nátěrem a výztuže MMFX, takže CGR poskytne lepší strukturální a korozní vlastnosti.
V betonu pozinkovaná výztuž zvyšuje odolnost proti chloridové korozi jak zvýšením prahové hladiny chloridu, na které začíná koroze, tak také zpomalením rychlosti koroze po překročení tohoto prahu a je také velmi účinná v boji proti účinkům koroze vyvolané karbonizací. Tento proces umožňuje určitou kontrolu hmotnosti povlaku úpravou stěrových parametrů. Minimální hmotnost povlaku v současných standardech pro CGR je 50 μm, což je dostatečné pro to, aby jí poskytlo požadovanou odolnost proti korozi, trvanlivost a životnost.
Martin van Leeuwen
Mezinárodní sdružení pro zinek
