فناوری تولید شمش فولادی با کربن پایین؛ گامی به سوی فولاد سبز

آیا می دانید از صنایع اصلی هر کشور، حجم زیادی از گازهای گلخانه ای و آلاینده ها وارد محیط زیست می شوند و خطراتی را در دراز مدت ایجاد می کنند؟ آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید چقدر خوب میشد اگر محققان می توانستند فناوری هایی را معرفی کنند که بتواند آلاینده های صنعتی را به حداقل برساند و یا به طور کامل حذف کند؟…

بله؛ درست است! آلوده کننده های زیست محیطی که از صنایع منتشر می شوند، هوا، منابع آبی و خاک را تحت تأثیر قرار می دهند و اکوسیستم ها به تدریج به خطر می افتند! این چالش بزرگ درباره همه صنایع وجود دارد و صنعت تولید آهن و فولاد نیز یکی از این موارد است.

اهمیت انتشار آلاینده های زیست محیطی، به ویژه آنهایی که رد پای کربن را بر جای می گذارند، به اندازه ای است که در کشورهای مختلف، انجمن ها و حامیان و گروه های فعالان محیط زیست برای نظارت بر آن تشکیل شده است. با اینکه فولاد یکی از قطب های صنعتی اصلی در کشورها محسوب می شود، اما حجم کربن زیادی را به محیط زیست وارد می کند.

دانشمندان امیدوار هستند بتوانند از طریق راهکارهای علمی مبتنی بر فناوری های نو، حجم کربن تولید شده در صنایع فولاد را کاهش دهند. به این روند، “فولاد سبز” گفته می شود و افق های تازه ای را در این صنعت بزرگ جهانی ایجاد می کند. ما در این مطلب درباره همین مسئله صحبت خواهیم کرد.

تولید فولاد، برخی آلاینده ها را وارد محیط زیست می کند

فولاد تحت فرآیندهای مختلف تولید می شود و به صورت مقاطع فولادی، ورق فولادی یا شمش فولادی به بازار عرضه می گردد. این ماده اولیه بسیار مهم، هر روز با تقاضای بیشتری روبرو است و پیش بینی شده تا سال 2050 میلادی، تقاضای بازار تا حدود 40% افزایش داشته باشد! این یک رقم قابل توجه است و شاید هم نگرانی هایی را درباره انتشار آلاینده های کربنی و گازهای گلخانه ای به همراه داشته باشد!
برنامه ریزی برای کاهش آلاینده های کارخانه تولید شمش فولادی در دستور کار بخش تحقیقات این صنعت قرار دارد. مهم ترین ترکیباتی که محیط زیست اطراف کارخانه فولاد را آلوده می کنند شامل فلزات سنگین، مواد شیمیای فرار، چربی و گریس، گازهای گلخانه ای و برخی گازهای اکسید نیتروژن می باشند. هر آلاینده در جای خودش اهمیت دارد، گازها و ترکیبات کربن دار، بسیار قابل توجه هستند!!
“فولاد سبز”، یک راهکار بلند مدت و مؤثر برای حذف رد پای کربن در محیط زیست است…

فناوری تولید شمش فولادی با کربن پایین، که آن را به نام تکنولوژی “فولاد سبز” معرفی می کنند، یک راهکار بالقوه و طولانی مدت است و می تواند چالش های زیست محیطی ناشی از کربن را برطرف کند. این فناوری برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنایع تولید فولاد، ابداع شده است و درباره فرآیندهایی صحبت می کند که می توان انواع مقاطع و پروفیل های فولادی را با حداقل انتشار کربن (= چیزی حدود 0.3 تا 0.04 درصد)، تولید نمود. فناوری فولاد سبز، گاهی با نام “فولاد پایدار” نیز شناخته می شود و هر دو، به همین مبحث اشاره دارند.

اساساً فولاد سبز به فرآیند تولید فولاد بدون سوخت های فسیلی گفته می شود که نتیجه آن، کاهش تولید آلاینده های کربنی است. اگر از فناوری هیدرولیز آب برای تولید سوخت هیدروژن استفاده شود، رد پای کربن در میان نخواهد بود. با اینکه کوره های قوس الکتریکی در تولید شمش فولادی، جایگزین کوره های سنتی با سوخت فسیلی شدند، اما هنوز هم درصد بسیار کمی کربن در صنایع فولاد منتشر می شود. محققان می گویند، برای توسعه فناوری تولید فولاد سبز مبتنی بر سوخت های پاک، به مقادیر زیادی هیدروژن نیاز است.

با توجه به این توضیحات، کشورهای پیشرفته تر، در مورد کربن زدایی در بخش تولید شمش فولادی، طرح های فوریتی را در دستور کار خود قرار دادند تا بتوانند انتشار گاز کربن دی اکسید را به صفر برسانند! البته این یک عدد آرمانی است و هرگز نمی توان مقدار کربن تولید شده در بخش فولادسازی را به صفر رساند! با این وجود، فناوری های نوین می توانند در به حداقل رساندن کربن در تولید شمش فولادی، نقش کلیدی داشته باشند.

در فرآیند تولید شمش فولادی با کربن پایین، چه اتفاقی می افتد؟

برای اینکه روند تولید فولاد با رد پای کربن کمتر را بهتر درک کنید، لازم می دانیم خلاصه ای از فرآیند تولید شمش فولادی معمولی را در ابتدا توضیح دهیم و سپس به سراغ مراحل تولید فولاد سبز برویم:

• فرآیند متداول تولید فولاد در صنعت:

کُک در کوره بلند در دمای 1600 درجه سانتی گراد به عنوان سوخت مصرف می شود تا سنگ معدنی آهن ذوب گردد. اکسید آهن به کک اضافه می شود تا ناخالصی های آن را ذوب کند و آهن را به حالت مذاب نگه دارد. این فرآیند، مقدار قابل توجهی کربن دی اکسید تولید می کند. برای افزایش دماف انرژی بیشتری نیاز است. در ادامه، آهن مذاب به کوره اکسیژن منتقل می شود تا هوا با کربن حاصل از کک، واکنش داده و فولاد مذاب تولید شود.

جایگزینی کک با هیدروژن، آهن اسفنجی را تولید می کند که می تواند به کوره قوس الکتریکی وارد شود؛ مزیت این روش، وجود ناخالصی های کمتر در مذاب است. به دلیل اینکه تمامی فرآیندهای تولید شمش فولادی معمولی، رد پای کربن بیشتری را به همراه دارد، فناوری تولید فولاد سبز، با کربن کمتر، معرفی شده است.

• فرآیند تولید فولاد سبز چگونه انجام می شود؟

در فرآیند فوق، اگر از هیدروژن به جای کُک استفاده شود، حجم کربن منتشر شده به طرز شگفت انگیزی کاهش پیدا می کند؛ این به نوبه خود به معنای کاهش انرژی ورودی و انتشار گازهای گلخانه ای بسیار کمتر است! به علاوه، محصول جانبی کاهش مستقیم هیدروژن، کربن دی اکسید نخواهد بود؛ در عوض، آب تولید می شود که می توان آن را برای تولید مجدد هیدروژن، بازیابی نمود. نتیجه همه این فرآیندها، کاهش انتشار گاز CO2 است.

چالش ها و الزامات در توسعه فناوری تولید شمش فولادی با کربن پایین

فناوری تولید شمش فولادی با کربن کمتر، خوب است به شرطی که …

درست است که استفاده از هیدروژن به جای کک (= یک سوخت فسیلی)، منابع انتشار آلاینده های کربنی را تا حد زیادی کاهش می دهد اما یک سری چالش هایی در این مسیر وجود دارد!
فولاد با رد پای کربن کمتر، نسبت به فولاد معمولی، گران تر است با این حال، دولت ها می توانند استراتژی های ویژه ای را در قیمت گذاری وارد کنند. مسئله مهم دیگر این است که تغییر سوخت ورودی کوره ها می تواند بر کیفیت فولاد نهایی، تأثیرگذار باشد؛ پس راه اندازی اینچنین فرآیندهایی به محاسبات مهندسی بسیار دقیق نیاز دارد. حتی گاهی لازم است از نرم افزارهای شبیه سازی مهندسی فرآیند استفاده شود تا بتوان پروژه را توجیه نمود.

جمع بندی و نتیجه گیری

صنعت تولید شمش فولادی با کربن پایین، به یک سرمایه گذاری دقیق و قابل توجه نیاز دارد. این یک طرح گران قیمت محسوب می شود، بنابراین، دولت ها و شرکت های فناوری باید از این طرح ها پشتیبانی کنند. تولید فولاد با آلایندگی کربنی کمتر، حدود 20 تا 30 درصد گران تر از تولید فولاد معمولی است!! بدون حمایت گروهی فعالان صنعت فولاد و محققان، موفقیت در این طرح ها تقریباً غیر ممکن است!!

مشارکت در تولید فولاد سبز، به تأمین انرژی برق در حجم قابل توجه وابسته است؛ و این طرح باید به گونه ای باشد که صرفه اقتصادی داشته باشد. منبع برق در صنایع فولاد باید تجدید پذیر بوده و برنامه های زیست محیطی نیز در آن لحاظ شده باشد. راه اندازی کوره های بلند و قوس الکتریکی برای تولید فولاد که بر سوخت هیدروژن متکی هستند، به سرمایه زیادی نیاز دارد و زیرساخت های مورد نیاز باید کامل و دقیق طراحی شود. همه اینها در سایه همکاری سرمایه گذاران، دولت ها و شرکت های وابسته محقق خواهند شد.

امیدواریم فناوری های کاهش آلاینده های کربنی در بخش تولید شمش فولادی بتوانند در حفظ محیط زیست مؤثر عمل کنند. البته باید گفت صنایع فولاد در ایران نیز تمهیداتی را برای جذب آلاینده های خروجی در نظر گرفته اند که مبتنی بر مواد جاذب و نانومواد هستند.

شرکت صنعت تجارت پردیس آذربایجان، به‌عنوان یکی از پیشگامان صنعت فولاد کشور، با تمرکز بر تولید و خرید و فروش شمش فولادی و انواع میلگرد، به‌صورت مستقیم و بدون واسطه، نقش مؤثری در تأمین نیاز بازار در بخش‌های مختلف ایفا می‌کند. اگر به‌دنبال خرید شمش فولادی یا میلگرد باکیفیت، با قیمت منصفانه و حذف واسطه‌ها هستید، اکنون بهترین زمان برای ثبت سفارش است. همین حالا با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید و از مشاوره تخصصی و شرایط ویژه خرید مستقیم بهره‌مند شوید.