جستجو در تالارهای گفتگو

استخراج، حمل و نقل و تولید مواد خام برای فولادسازی دارای تاثیراتی بر روی محيط‌زيست است. استفاده موثر از این منابع طبیعی برای ماندگاری صنعت فولاد بسیار حیاتی است. سهم قابل توجه فولاد در حفظ منابع طبیعی ناشی از خصوصیات بالقوه‌اش یعنی وزن سبك، استحكام و بازیافت‌پذیری صددرصد آن است. فولاد ماده‌ای اجتناب‌ناپذیر برای زندگی مدرن بوده و عضو لاینفك در راستای رشد اقتصادی است. در سال 2007 در حدود 3/1 میلیارد تن فولاد تولید شد و با توجه به رشد تقاضا برای فولاد در سرتاسر جهان پیش‌بینی مي‌شود كه تا سال 2050 مقدار تولید به دو برابر افزایش یابد. مواد خام در فولادسازی مهمترین مواد خام ورودی كه برای یك فرآيند فولادسازی مورد نیاز است شامل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك و آهن قراضه است. دو روش مهم برای تولید فولاد و مواد ورودی مربوط به هركدام عبارتند از: * مجتمع‌های فولادسازی كه اساس آن به‌كارگیری كوره بلند (BF) و كوره دمشی بازی (BOF) و با استفاده از مواد خامی از قبیل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك، و آهن قراضه است. به طور میانگین، در این روش برای تولید یك تن فولاد خام از 1725 كیلوگرم سنگ‌آهن، 645 كیلوگرم زغال‌سنگ، 150 كیلوگرم سنگ آهك و 138 كیلوگرم آهن قراضه استفاده مي‌شود. * روش كوره قوس الكتریكی (EAF) كه اساس این فرآيند، تولید فولاد با استفاده از EAF و مصرف آهن قراضه و یا آهن احیاي مستقیم (DRI) و همچنین الكتریسیته است. سنگ‌آهن آهن یكی از فراوانترین عناصر فلزی در زمین است. اكسید این فلز تقریبا 5 درصد از پوسته زمین را به خود اختصاص داده است. سنگ‌های معدنی رایج سنگ‌آهن عبارتند از هماتیت (Fe2O3، شامل 70 درصد آهن) و مگنتیت (Fe3O4، شامل 72 درصد آهن) هستند. بعد از در نظر گرفتن مقادیر دیگر ناخالصی‌های طبیعی موجود، میانگین آهن موجود در كانی‌های آن در حدود 60 تا 65 درصد است. عمدتا سنگ‌آهن در كشورهای برزیل، استرالیا، چین، هند، ایالات متحده آمریكا و روسیه استخراج مي‌شود. میزان منابع سنگ‌آهن در دسترس در سرتاسر جهان در حدود 800 هزار میلیون متریك تن (mmt) تخمین زده مي‌شود كه تقریبا شامل 230 هزار میلیون متریك تن آهن است. ذخایر كنونی سنگ‌آهن بالغ بر 160 هزار میلیون متریك تن تخمین زده مي‌شود و اگر منابع بالقوه نیز لحاظ شوند این میزان به 370 هزار میلیون متریك تن افزایش مي‌یابد. سنگ‌آهن با توجه به میزان محتوی آهن و مقادیر خواسته یا ناخواسته تركیبات آن صرفه‌نظر از آهن آن، در كیفیت‌های مختلف تجارت مي‌شود. از نظر خواص مكانیكی، سنگ‌آهن شامل كیفیت‌هایی نظير: ریز (اندازه ذرات كوچكتر از 75/4 میلیمتر)، درشت (اندازه ذرات بزرگتر از 76/4 میلیمتر) و گندله (pellet) است. گندله‌ها از طریق فرآيند آگلومراسیون كاملا آسیاب شده و كنسانتره آهن (با اندازه ذراتی در حدود 55/9 تا 16 میلیمتر ) تولید مي‌‌شود. از سال 2003، تقاضای جهانی سنگ‌آهن در هر سال با یك نرخ به میزان 12 درصد با افزایش مواجه شد كه مهمترین عامل آن افزایش میزان مصرف كشور چین بوده، در حالی كه رشد تقاضا در دیگر كشورها با نرخ كمتری همراه بود. همان‌گونه كه در نمودار شماره يك مشاهده مي‌كنید، انتظار مي‌رود كه افزایش تقاضای جهانی با یك نرخ سالانه در حدود 5 درصد استمرار داشته باشد. در سال 2006، كشور چین تولید سنگ‌آهن داخلی خود را تا 40 درصد و واردات سنگ‌آهن را نیز تا 15 درصد افزایش داد. در سال 2005 به دلیل تقاضای بالاتر برای سنگ‌آهن و افزایش مستمر قیمت محموله‌های دریایی بین‌المللی، قیمت‌های سنگ‌آهن تا 70 درصد افزایش یافت. این روند ادامه یافت و در سال 2007 قیمت سنگ‌آهن نرمه (از برزیل به اروپا) 124 درصد بیشتر از سال 2004 بود. در سال 2008 قیمت‌ها همانند ماه ژوئیه متغیر از 65 تا 97 درصد با افزایش مواجه شد. زغال‌سنگ و كك زغال یكی از مواد اولیه كلیدی در فرآيندهای فولادسازی است. كك كه توسط كربورایزینگ زغال‌سنگ تولید مي‌شود (یعنی حرارت دادن در غیاب اكسیژن در دمای بالا)، عامل اولیه احیاي سنگ‌آهن است. كك سنگ‌آهن را به آهن اشباع شده از كربن احیا مي‌كند كه چدن مذاب نام دارد. با تزریق ذرات زغال‌سنگ پودری در كوره بلند مي‌توان در حدود 30 درصد در مصرف زغال‌سنگ صرفه‌جویی كرد كه به این تكنولوژی تزریق زغال‌سنگ به صورت پودر (PCI) مي‌گویند. مصرف زغال‌سنگ PCI از 17 میلیون تن متریك در سال 1995 به 24 میلیون تن متریك در سال 2004 افزایش پیدا كرد. اما به واسطه ملزومات عملیاتی كه امكان تقریبا 200 كیلوگرم زغال تزریق شده در هر تن چدن مذاب را مي‌دهند، استفاده از زغال‌سنگ PCI محدود شده است. سالانه 592 میلیون متریك تن زغال‌سنگ یا 12 درصد از كل مصرف زغال‌سنگ سخت برای تولید فولاد استفاده مي‌شود. در سال 2005 میزان تجارت جهانی زغال كك‌شو در حدود 227 میلیون متریك تن بود و در سال گذشته نیز دارای یك رشد 8 درصدی بود، كه 29 درصد از كل تجارت زغال‌سنگ سخت را به خود اختصاص داده بود. همان‌گونه كه در نمودار شماره يك مشاهده مي‌كنید، در حال حاضر به دلیل نبود عرضه به واسطه شرایط اقلیمی به‌ویژه در استرالیا و همچنین موانع لجستیكی، بازار زغال‌سنگ بسیار با كمبود مواجه شده. میزان ذخایر جهانی زغال كك شو حداقل برای 100 سال تخمین زده مي‌شود. همانند سنگ‌آهن و آهن قراضه، قیمت‌های زغال كك‌شو نیز دارای افزایش قابل توجه بوده است. قیمت‌ها تا اواخر سال 2008 تا سه برابر افزایش یافت و به 305 دلار در هر تن رسید. آهن قراضه آهن قراضه نیز یكی از ورودی‌های مهم در كوره‌های فولادسازی است كه تمام روش‌های فرآيند فولادسازی نیازمند این ماده هستند. فولاد یكی از اندك فلزات مغناطیسی است از این رو جداسازی آن از توده مواد زائد آسان است. در حدود 80 درصد از فولاد پس از مصرف قابلیت بازیافت دارد. در بخش‌های مختلف، مقدار بازیافت فولاد برای ساختمان‌ها بالغ بر 85 درصد، برای خودروها 85 درصد، برای ماشین‌آلات 90 درصد و همچنین برای تجهیزات الكتریكی و وسایل خانگی 50 درصد است. پیش‌بینی مي‌شود كه با كاهش افت تقاضا تا سال 2012 عرضه آهن قراضه نیز كاهش یابد. فولاد بازیافتی (آهن قراضه) را مي‌توان از مواد زائد در كارخانه‌های فولادسازی و ریخته‌گری‌ها (ضایعات داخلی) یا فرآيند‌های تولید پایین‌دستی (ضایعات صنعتی) و محصولات بلااستفاده (ضایعات فرسوده) جمع‌آوری كرد. میزان فراوانی ضایعات آهنی داخلی یا صنعتی ارتباط نزدیكی با مقدار كنونی تولید داخلی فولاد دارد، در حالی كه میزان فراوانی ضایعات آهنی فرسوده نیز با مقدار تولید فولاد در گذشته، عمر متوسط محصول و كارآیی برنامه‌های بازیافت مواد، ارتباط مستقیم دارد. همان‌گونه كه در شكل شماره يك مشاهده مي‌كنید، كوره‌های قوس الكتریكی را مي‌توان با 90 تا 100 درصد و همچنین كوره‌های بازی دمشی را با بیش از 30 درصد آهن قراضه شارژ كرد. قیمت آهن قراضه برای كیفیت‌های مختلف بسیار متغیر است. در سال 2008 (می و ژوئیه) قیمت برای ضایعات فولادی ذوب سنگین (HMS) به 520 دلار در هر تن رسید در حالی‌كه قیمت ضایعات دم قیچی به ازای هر تن به 600 دلار رسید. همان‌گونه كه در جدول شماره يك مي‌بینید، میزان استفاده از آهن قراضه نشان مي‌دهد كه مصرف این مواد به واسطه محدودیت دستیابی و قیمت آنها و نه ظرفیت فرآوری در واحد‌های فولادسازی جهان، محدود شود. مدیریت كارآمد منابع طبیعی صنعت فولاد به مدد تكنولوژی‌های موجود كنونی آن از نظر مصرف مواد خام بسیار كارامد است. فاكتورهای كلیدی سهیم در این زمینه شامل میزان بهره‌وری بالای مواد، بازیافت محصولات جانبی و همچنین آهن قراضه هستند. در حال حاضر فولادسازی با بهره‌وری 97 درصدی از مواد موجود، تولید ضایعات آهنی خود را به صفر رسانده‌اند. بازیافت و استفاده از محصولات جانبی فولادسازی‌ها در برخی از كشورها به حدود 98 درصد مي‌رسد. سرباره یكی از مهمترین محصولات جانبی فرآيندهای فولادسازی است كه بعد از كاهش انتشار گاز CO2 تا حدود 50 درصد، عمدتا از آن در تولید سیمان استفاده مي‌شود. همچنین این محصول مي‌تواند در را‌ه‌سازی (جانشین سنگدانه)، به‌عنوان كود شیمیایی (سرباره سرشار از فسفر، سیلیكات، منیزیم، آهك، منگنز و آهن است) و همچنین صخره‌های ساحلی دریایی برای كمك كردن به رشد مرجان‌ها و در نتیجه آن تصفیه محیط اقیانوس به كار گرفته شود. گازهای تولید شده در طی فرآيند فولادسازی به طور كامل به‌عنوان یك منبع انرژی هم در كوره بلند و هم كوره‌های بازگرم كننده یا در نیروگاه‌های كارخانه‌های فولادسازی مجددا مورد استفاده قرار مي‌گیرند كه موجب صرفه‌جویی در مصرف سوخت‌های فسیلی مي‌‌شوند. گاز كوره كك‌سازی نیز محتوی 55 درصد هیدروژن است و مي‌تواند در آینده به‌عنوان یكی از منابع مهم گاز هیدروژن مطرح شود. بازیافت فولاد با توجه به پتانسیل وزن سبك، استحكام و بازیافت‌پذیری محصولات فولادی، این مواد به‌طور طبیعی در حفظ منابع سهیم هستند. در انتهای عمر محصول، بازیافت‌پذیری 100 درصد فولاد تضمین مي‌كند كه منابع سرمایه‌گذاری شده در فرآيند تولیدشان تلف نشده و مي‌توانند به‌طور نامحدود مجددا مورد استفاده قرار گیرند. روی هم رفته سالانه در سرتاسر جهان در مقایسه با دیگر مواد، فولاد بیشتری بازیافت مي‌شود كه میزان بازیافت آن در سال 2006 بالغ بر 549 میلیون متریك تن رسید كه در حدود 37 درصد از تولید فولاد خام در آن سال است. با بازیافت این میزان فولاد: 825 میلیون متریك تن از انتشار گاز CO2 كاسته شد. 866 میلیون تن متریك در مصرف سنگ‌آهن صرفه‌جویی شد. 242 میلیون تن در مصرف انرژی معادل (زغال آنتراسیت) صرفه‌جویی شد مترجم: كمال‌الدین غفوری منبع: World Steel Association معدن و توسعه302