نقش قراضه آهن در صنعت فولاد چیست؟ ضایعات فولاد بخش مهمی از کل صنعت فولاد است و نقش آن در کاهش انتشار CO2، حفظ منابع و پیشبرد اقتصاد صنعت در حال رشد، اهمیت دارد؛ اما مشکلات در هر یک از مراحل فرآوری ضایعات، فولادسازان را با چالش‌هایی مواجه می‌کند. فشار بر صنعت برای رویارویی با این چالش‌ها تنها زمانی افزایش می‌یابد که دولت‌ها در سراسر جهان تلاش می‌کنند تا به تعهدات خالص کشورهای خود عمل کنند و مقررات سخت‌گیرانه‌تری برای بازیافت وضع کنند.
زمان خواندن: ۸ دقیقه
آهن ضایعات و نقش قراضه آهن در صنعت فولاد
فولاد یکی از پرکاربردترین مواد در جهان است که در همه چیز از ساختمان‌ها و پل‌ها گرفته تا خودروها و لوازم خانگی یافت می‌شود. اما وقتی محصولات فولادی در تمام این کاربردها به پایان چرخه عمر خود می‌رسند چه اتفاقی می‌افتد؟ در واقع، این پایان نیست بلکه برای فولاد پایانی وجود ندارد؛ زیرا فولاد ۱۰۰ درصد و بدون افت کیفیت به طور بی نهایت قابل بازیافت است. فولاد موجود در ضایعات آهنی را می‌توان ذوب کرد تا در تولید فولاد جدید مورد استفاده مجدد قرار گیرد.
مراحل جداسازی فولاد از ضایعات
در ادامه بررسی نقش قراضه آهن در صنعت فولاد، به مراحل بازیافت فولاد از ضایعات آهن می‌پردازیم.
۱- مجموعه
مقدار قابل توجهی از قراضه آهن مورد استفاده در فرآیندهای فولادسازی قبل از رسیدن به بازار بدست می‌آید. این‌ها که به عنوان قراضه سریع شناخته می‌شوند، بقایای فرآیندهای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ هستند؛ مانند بقایای تولید لوازم خانگی، خودرو، تجهیزات الکترونیک و غیره. حجم متمرکز تولید شده در یک مکان با سطوح کمتر آلوده توسط مواد دیگر باعث می‌شود این نوع ضایعات با ارزش‌تر و به طور گسترده در حد کامل مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، ضایعات بلااستفاده (یا تاریخ مصرف گذشته) همان چیزی است که ما به عنوان مصرف‌کنندگان به احتمال زیاد به آن فکر می‌کنیم. مانند کالاهای خانگی و سایر محصولات فولادی مورد استفاده در صنایع کوچک که اهداف استفاده خود را برآورده کرده‌اند و به یک نقطه جمع‌آوری بازیافت راه یافته٬اند.
این دسته همچنین شامل جمع‌آوری ضایعات از منابعی است که اغلب تصور نمی‌شود: مانند کشتی‌های برچیده شده و تاسیسات صنعتی منسوخ شده. با توجه به تنوع بسیار زیاد منابع و آلاینده‌های بالقوه، جمع‌آوری و انتقال ضایعات بلااستفاده به تاسیسات فولادی به روشی زیست‌محیطی و ایمن با چالش‌های قابل توجهی مواجه است.
۲- مرتب‌سازی
ضایعات باید بر اساس نوع و کیفیت دسته‌بندی و جدا می‌شوند. از آنجایی که فولاد ترکیبی از آلیاژها و مواد مختلف مانند کربن، کروم، منگنز، نیکل و غیره است، باید عیار فولادی را که می‌خواهید تولید کنید با ضایعات آن مطابقت دهید. این تنها تعداد آلیاژها نیست که فرآیند را پیچیده می‌کند، بلکه مقادیر هر یک از آلیاژهای موجود در ضایعات است. سطوح مختلف کربن در فولاد می‌تواند به طور قابل توجهی بر سختی، استحکام یا جوش‌پذیری محصول نهایی تأثیر بگذارد، بنابراین این باید در نظر گرفته شود.
البته مشکل بسیاری از عناصر کاملا ناخواسته در مخلوط قراضه نیز وجود دارد که جداسازی بسیاری از آنها مانند مس از آهن موجود در فولاد بسیار دشوار است. روش‌های مورد استفاده برای دسته‌بندی ضایعات می‌تواند بسیار متفاوت باشد، استفاده از آهن‌ربا برای جدا کردن ضایعات از فلزات غیرآهنی گرفته تا استفاده از انواع تجهیزات مرتب‌سازی با دقت بالا که گاهی توسط یک شرکت بازیافت یا خود شرکت‌های فولادی توسعه یافته و ثبت شده است. هزینه‌های اولیه و نیازهای تعمیر و نگهداری چنین تجهیزاتی می‌تواند بسیار قابل توجه باشد و شرکت‌ها همیشه به دنبال فرصت‌هایی برای بهبود کارایی خود هستند.
همچنین هزینه‌ها و خطراتی در ارتباط با ذخیره‌سازی و مقصد عناصر ناخواسته وجود دارد که باید به صورت ایمن و به شیوه‌ای مناسب از نظر زیست محیطی مدیریت شوند. بنابراین نقش قراضه آهن در صنعت فولاد با مرتب‌سازی ضایعات می‌تواند بهبود پیدا کند.
۳- خرد کردن
پس از دسته بندی، قطعات بزرگ ضایعات فلزی به خردکن های صنعتی وارد می‌شوند که آنها را به قطعات کوچکتر میشکنند. این امر حمل و نقل و پردازش مواد را آسان تر می‌کند.
۳- ذوب و تصفیه
سپس ضایعات خرد شده در کوره‌ها قرار می‌گیرند و در دمایی که می‌تواند بیش از ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد (۲۹۰۰ درجه فارنهایت) باشد، ذوب می شود و فولاد را به فلز مذاب تبدیل می‌کند. فولاد مذاب با افزودن شارهایی مانند آهک برای حذف هرگونه ناخالصی باقیمانده تصفیه می‌شود.
۴- ریخته گری و نورد
فولاد تصفیه شده در قالب‌ها ریخته شده، سرد می‌شود و سپس به محصولات فولادی جدید مانند ورق، میلگرد یا تیرآهن نورد شده تا آماده استفاده به همان شکلی که هستند یا برای پردازش بیشتر در سایر محصولات تولید شوند.
اگرچه کوره‌های بلند می‌توانند با حدود ۳۰ درصد قراضه نیز بارگیری شوند، قراضه‌ها معمولا در کوره‌های قوس الکتریکی (EAFs) ذوب می‌شوند که می‌توانند با ۱۰۰ درصد قراضه بارگیری شوند.
انتشار گاز CO2 در صنعت فولاد
همانطور که شاخص‌های پایداری ما نشان می‌دهند، میانگین انتشار CO2 از تولید فولاد از طریق مسیر EAF به طور قابل‌توجهی کمتر از مسیر ثابت‌تر کوره بلند است. انرژی مورد نیاز نیز بسیار کمتر در نظر گرفته می‌شود.
به گزارش کارآهن به نقل از worldsteel، پیش‌بینی می‌شود که حدود ۶۵۰ میلیون تن قراضه بلااستفاده در سال تولید می‌شود که از انتشار حدود ۹۷۵ میلیون تن CO2 در سال جلوگیری می‌کند و به طور قابل توجهی استفاده و انتشار منابع طبیعی دیگر مانند سنگ آهن و زغال سنگ را کاهش می‌دهد.
در حال حاضر قراضه کافی برای پاسخگویی به تقاضای فولاد وجود ندارد. از آنجایی که میانگین عمر محصولات فولادی از چند هفته برای بسته‌بندی فولادی تا ۱۰۰ سال برای ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها متغیر است، تخمین می‌زنیم که میانگین طول عمر یک محصول فولادی ۴۰ سال است که معنایی جز تاخیر قابل توجهی بین تولید وجود ندارد. فولاد و ضایعات آن برای بازیافت در دسترس است اما به اندازه تقاضا نیست.
همچنین چالش هایی در تولید انواع خاصی از گریدهای فولادی از طریق مسیر قراضه وجود دارد، اگرچه پیشرفت های قابل توجهی در این زمینه در سال های اخیر حاصل شده است.
کلام آخر
در این مقاله به نقش قراضه آهن در صنعت فولاد اشاره کردیم. به طوری که تخمین زده می‌شود که مقدار قراضه موجود برای بازیافت تا سال ۲۰۵۰ به حدود ۹۰۰ میلیون تن افزایش می‌یابد که عمدتا ناشی از فولادی است که در صنعتی شدن سریع چین در دهه اول قرن بیست و یکم در دسترس قرار گرفت. با این حال، با تقاضای فولاد در حال حاضر ۱.۷۵ میلیارد تن، حتی ۹۰۰ میلیون تن نیز به هیچ وجه کافی نیست.
منبع تصاویر: worldsteel