نگاهی به ذخایر و معادن بزرگ سنگ آهن در جهان

[XMEHRDADX 7514]

 

مواد اوليه مورد نياز فولادسازي

 

مهم‌ترين مواد اوليه مورد نياز يك كارخانه فولادسازي شامل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك و آهن قراضه هستند.

 

دو روش اصلي فولادسازي و مواد اوليه مورد نياز هر روش به شرح زير هستند:

 

اولين روش فولادسازي در واحدهاي فولادسازي بوسيله كوره بلند (BF) و كوره اكسيژني بازي (BOF) است كه مواد اوليه مورد نياز در اين روش عبارتند از سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك و آهن قراضه. به‌طور ميانگين در اين روش بالغ بر 725/1 كيلوگرم سنگ‌آهن، 645 كيلوگرم زغال‌سنگ، 150 كيلوگرم سنگ آهك و 138 كيلوگرم آهن قراضه براي توليد يك تن فولاد خام، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

دومين روش فولادسازي در كوره قوس الكتريكي (EAF) است كه مواد اوليه داخل يك كوره الكتريكي شارژ مي‌شوند. مواد اوليه مورد نياز اين روش عبارتند از آهن قراضه اوليه و يا آهن احياي مستقيم (DRI) و الكتريسيته. ميزان مصرف ميانگين آهن قراضه در اين روش با لغ بر 1050 كيلوگرم، زغال‌سنگ بالغ بر 65 كيلوگرم و سنگ آهك 43 كيلوگرم براي توليد يك تن فولاد خام است.

 

 

سنگ‌آهن

 

سنگ‌آهن يكي از فراوان‌ترين عناصر فلزي موجود در زمين است. اكسيد آن حدود 5 درصد از پوسته زمين را شامل مي‌شود. كاني‌هاي معدني رايج سنگ‌آهن عبارتند از هماتيت (Fe2O3) كه 70 درصد آهن داشته و مگنتيت (Fe3O4) كه 72 درصد آهن دارد. ميانگين عيار آن در يك كاني آهن حدود 60 تا 65 درصد است، اما در رابطه با اين ماده اوليه مي‌توان به نكات زير اشاره كرد:

 

ـ بزرگ‌ترين معادن سنگ‌آهن در جهان در كشورهاي برزيل، استراليا، چين، هند، آمريكا و ايالات متحده قرار دارند.

 

ـ ميزان موجود سنگ‌آهن در كل معادن جهان بالغ بر 800 ميليارد تن تخمين زده مي‌شود كه حاوي 230 ميليارد تن آهن است.

 

ـ ميزان كنوني ذخاير سنگ‌آهن در جهان كه آماده بهره‌برداري هستند بالغ بر 160 ميليارد تن است.

 

ـ سنگ‌آهن بر حسب ميزان عيار آهن و مقدار مواد تشكيل‌دهنده مطلوب يا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در كيفيت‌هاي مختلف در بازار به فروش مي‌رسد.

 

ـ از لحاظ خواص مكانيكي، كيفيت‌هاي مختلف سنگ‌آهن به خاكه يا ريز دانه (اندازه ذرات با قطر كمتر از 75/4 ميليمتر)، درشت دانه (Lumb) يا اندازه ذراتي با قطر بيشتر از 76/4 ميليمتر و گندله تقسيم‌بندي مي‌شوند. گندله‌ها از طريق فرآيند آگلومراسيون كاني‌هاي ريزدانه و كاني آهن تغليظ شده، توليد مي‌شوند و اندازه ذرات آنها 55/9 ميليمتر تا 16 ميليمتر است.

 

ـ از سال 2003 به بعد ميزان تقاضاي جهاني براي سنگ‌آهن با نرخ سالانه بيش از 12 درصد افزايش يافت كه از دلايل عمده آن افزايش در ميزان مصرف سنگ‌آهن چين است، در حالي‌كه نرخ افزايش تقاضا در ديگر كشورها روند آهسته‌تري را داشت.

 

در انتهاي سال 2010 هر تن سنگ‌آهن با قيمت 5/168 دلار در هر تن در بازارهاي جهاني به فروش رسيده و اين ميزان در ماه ژانويه سال 2011 با افزايش قابل‌توجهي به 6/179 دلار در هر تن افزايش يافته است. در ماه فوريه هر تن سنگ‌آهن به قيمت 2/187 دلار در هر تن به فروش رسيد كه بالاترين ميزان قيمت اين محصول در چند ماه اخير است. در ادامه قيمت اين محصول نوساناتي داشته و در نهايت قيمت آن در ماه ژوئن به 9/170 دلار در هر تن رسيد. در نمودار زير ميزان عرضه وتقاضاي اين محصول تا سال 2012 پيش‌بيني شده كه روند صعودي آن كاملا مشهود است.

 

 

زغال‌سنگ و كك

 

زغال‌سنگ نيز يكي ديگر از مواد اوليه كليدي در توليد فولاد است. كك با استفاده از فرآيند كربورايزينگ زغال‌سنگ ( يعني حرارت دادن زغال‌سنگ در غياب اكسيژن در درماي بسيار بالا) ايجاد مي‌شود و يك عامل احيا اوليه براي سنگ‌آهن است.

 

كك سنگ‌آهن را به آهن مذاب اشباع شده از كربن احيا مي‌كند كه به آن چدن مذاب نيز مي‌گويند. در رابطه با زغال‌سنگ و كك مي‌توان به نكات زير اشاره كرد.

 

ـ با استفاده از فرآيند تزريق ذرات‌ ريز زغال‌سنگ به داخل كوره بلند مي‌توان حدود 30 درصد در مصرف زغال‌سنگ صرفه‌جويي كرد كه به اين تكنولوژي PCI يا تزريق پودر زغال‌ مي‌گويند. كاربرد فرآيند PCI از 17 ميليون تن در سال 1995 به 24 ميليون تن در سال 2004 افزايش يافت. هرچند استفاده از فرآيند تزريق پودر زغال‌ محدود شده، اما به واسطه نيازهاي عملياتي امكان تزريق 200 كيلوگرم پودر زغال‌ به ازاي هر تن چدن مذاب فراهم آمده است.

 

ـ سالانه 592 ميليون تن زغال‌سنگ يا 12 درصد از كل مصرف زغال‌سنگ سخت براي توليد فولاد استفاده مي‌شود.

 

ـ در حال حاضر بدليل نبود عرضه به واسطه شرايط اقليمي بويژه در استراليا و همچنين موانع لجستيكي، بازار زغال‌سنگ بسيار با كمبود مواجه شده.

 

ـ ميزان ذخاير جهاني زغال كك‌شو حداقل براي 100 سال تخمين زده مي‌شود.

 

با شروع سال 2011 قيمت زغال‌سنگ حرارتي به يكباره با افزايش قابل‌توجهي مواجه شد، اما در ادامه روند نزولي را داشته، به‌طوري كه در ماه ژانويه هر تن زغال‌سنگ حرارتي با قيمت 9/141 دلار به ازاي هر تن به فروش رسيده، اما اين ميزان در ماه ژوئن به 8/127 دلار به ازاي هر تن رسيده است.

 

قيمت زغال‌ كك‌شو در سه ماه نخست سال 2011 با قيمت ميانگين 3/169 دلار در هر تن به فروش رسيده و پيش‌بيني مي‌شود در فصل پاييز اين ميزان با كاهش همراه شود.

 

 

آهن قراضه

 

آهن قراضه نيز يكي از ورودي‌هاي مهم در كوره‌هاي فولادسازي است كه تمام روش‌هاي فرآيند فولادسازي نيازمند اين ماده هستند. فولاد يكي از اندك فلزات مغناطيسي است از اين رو جداسازي آن از توده مواد زائد آسان است. حدود 80 درصد از فولاد پس از مصرف قابليت بازيافت دارد.

 

در بخش‌هاي مختلف، مقدار بازيافت فولاد براي ساختمان‌ها بالغ بر 85 درصد، براي خودروها 85 درصد، براي ماشين‌آلات 90 درصد و همچنين براي تجهيزات الكتريكي و وسايل خانگي 50 درصد است. پيش‌بيني مي‌شود كه با كاهش افت تقاضا تا سال 2012 عرضه آهن قراضه نيز كاهش يابد.

 

فولاد بازيافتي (آهن قراضه) را مي‌توان از مواد زائد در كارخانه‌هاي فولادسازي و ريخته‌گري‌ها (ضايعات داخلي) يا فرآيند‌هاي توليد پايين‌دستي (ضايعات صنعتي) و محصولات بلااستفاده (ضايعات فرسوده) جمع‌آوري كرد.

 

ميزان فراواني ضايعات آهني داخلي يا صنعتي ارتباط نزديكي با مقدار كنوني توليد داخلي فولاد دارد، در حالي‌كه ميزان فراواني ضايعات آهني فرسوده نيز با مقدار توليد فولاد در گذشته، عمر متوسط محصول و كارآيي برنامه‌هاي بازيافت مواد، ارتباط مستقيم دارد.

 

كوره‌هاي قوس الكتريكي را مي‌توان با 90 تا 100 درصد و همچنين كوره‌هاي بازي دمشي را با بيش از 30 درصد آهن قراضه شارژ كرد.

 

قيمت آهن قراضه براي كيفيت‌هاي مختلف بسيار متغير است. در سال 2008 (مي و ژوئيه) قيمت براي ضايعات فولادي ذوب سنگين (HMS) به 520 دلار در هر تن رسيد، در حالي‌كه قيمت ضايعات دم قيچي به ازاي هر تن به 600 دلار رسيد. ميزان استفاده از آهن قراضه نشان مي‌دهد كه مصرف اين مواد به واسطه محدوديت دستيابي و قيمت آنها و نه ظرفيت فرآوري در واحد‌هاي فولادسازي جهان، محدود شود، اما با شروع سال 2011 هر تن آهن قراضه فولادي سنگين (HMS1 يك چهارم اينچ) با قيمت 420 دلار به فروش رسيد و در ادامه روند صعودي به خود گرفت، به‌طوري كه در ماه مارس به قيمت 461 دلار در هر تن رسيد كه بالاترين مقدار از سال 2008 ميلادي است، اما قيمت اين محصول در ماه‌هاي مي ‌و ژوئن به ترتيب به 430 و 440 دلار به ازاي هر تن رسيد.

 

اطلاعات قيمت زغال‌سنگ حرارتي، سنگ‌آهن و گاز طبيعي توسط صندوق بين‌المللي پول (IMF) بدست آمده است. ارقام ثبت شده در زمينه قراضه فولادي نيز بنابر گزارش موسسه Recycling International است.

 

قيمت‌هاي زغال كك‌شو و الكتريسيته نيز از سازمان اطلاعات انرژي (EIA) وزارت انرژي ايالات متحده به‌دست آمده و مابقي ارقام ذكر شده، در اين جدول از سايت steelonthenet استخراج شده است. نوع زغال‌سنگ حرارتي استراليايي بوده و قدرت حرارتي 1200 btu/pound و كمتر از يك درصد گوگرد و 14 درصد خاكستر دارد، اين قيمت برحسب قيمت fob بندر نيوكاسل بوده و واحد آن دلار آمريكا به ازاي هر تن است.

 

سنگ‌آهن موجود در اين جدول غلظت آهن 55/67 درصدي داشته و بصورت نرمه است و قيمت قراردادي آن فوب اروپا است كه برحسب واحد سنت به‌ازاي متريك تن خشك (dmtu) است.

 

گاز طبيعي ذكر شده روسي بوده كه آخرين قيمت كشور آلمان و برحسب دلار به ازاي هزار مترمكعب گاز است. قراضه آهني ذكر شده نيز از جنس قراضه فولادي سنگين (HMS1 يك چهارم اينچ) است و برحسب كمترين و بيشترين قيمت در هر ماه بيان شده كه برمبناي فوب رتردام و برحسب واحد دلار بر تن است.

 

قيمت‌هاي الكتريسيته مصرفي بصورت ميانگين ماهانه قيمت‌هاي ايالات متحده براي مصارف صنعتي و برحسب واحد سنت بر كيلووات ساعت است.

 

 

 

كمال الدين غفوري

منبع: انجمن جهاني فولاد و steel on the net