تجزیه و تحلیل تکنولوژی های تولید فولاد از دیدگاه انرژی مصرفی

تجزیه و تحلیل تکنولوژی های تولید فولاد از دیدگاه انرژی مصرفی : مصرف انرژی برای احیاء و ذوب در کوره بلند به خصوص با توجه به تحقیقات کاربردی که در 30 سال گذشته کشورهای پیشرفته صنعتی با هزینه بسیار زیاد انجام دادند. تقریبا حدود 5 درصد با محاسبات تئوری اختلاف دارد به عبارت دیگر امید به کاهش زیاد انرژی مصرفی به ازای تن تولید آهن خام که محصول اصلی کوره بلند است در کشورهای پیشرفته وجود ندارد. نتایج تحقیقات کاربردی در کوره‌های قوس الکتریکی کشورهای پیشرفته صنعتی که عمدتاً قراضه و فولاد برگشتی را در آنها ذوب و به انواع فولاد تبدیل می‌کنند. مصرف برق به ازای تن تولید فولاد خام حدود 45 درصد، زمان ذوب تا ذوب 78 درصد و مصرف الکترود حدود 83 درصد به ازای تن تولید فولاد خام در کشورهای پیشرفته صنعتی در چند سال اخیر بر کاهش یافته است. 

میانگین مصرف انرژی به ازای تن تولید فولاد خام کشور آلمان از سال 1990 تا 2016 حدود 13 درصد کم شده است در نتیجه تولید گاز CO2 هم به ازای تن تولید فولاد خام 15.3 درصد کاهش یافته است. در سال 2016 آلمان حدود 4/42 میلیون تن فولاد خام تولید نمود. میزان گاز CO2 رها شده در محیط‌زیست نسبت با همین مقدار تولید در سال 1990 حدود 12.4 میلیون تن در سال 2014 کاهش داشت این میزان کاهش گاز مساوی گاز CO2 ایست که حدود 5 میلیون خودروی سواری در سال 2016 در محیط‌زیست آلمان رها نمودند. میانگین مصرف مواد احیاء‌کننده در سال 1945 به ازای تولید یک تن آهن خام مذاب در کوره‌های بلند آلمان معادل حدود 1000 کیلوگرم کک بود. در سال 1990 این عدد به حدود 500 کیلوگرم کک کاهش یافت. در سال 2016 میانگین مصرف کک برای تولید یک تن آهن خام مذاب آلمان حدود 435 کیلوگرم بود.

استفاده از گاز هیدروژن در آینده برای احیاء اکسید آهن

در سال‌های اخیر تحقیقات کشورهای صنعتی دنیا برای کاهش گاز CO2 تولیدی در زنجیره تولید فولاد به‌خصوص در فرآیند احیاء و با استفاده از گاز هیدروژن را شروع نمودند. انرژی مصرفی با استفاده از گاز هیدروژن جهت جدایش اکسیژن همراه مواد آهن‌دار با تکنولوژی امروزی 2 برابر انرژی مصرفی در کوره بلند به ازای یک تن آهن خام مذاب می‌باشد. جدایش اکسیژن از اکسید آهن (احیاء) و ذوب‌آهن احیاء شده عمدتاً نیاز به انرژی الکتریکی زیادی خواهد داشت.  حدود 30 درصد برق مصرفی آلمان در سال 2016 از طریق منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، باد و ... تامین گردید. با توجه به برنامه‌ریزی‌های انجام شده قرار است سالانه درصد بیشتری از برق مصرفی آلمان با استفاده از منابع تجدیدپذیر تامین گردد. لذا تا رسیدن به تولید کامل برق از منابع تجدیدپذیر اجرای پروژه احیای اکسید آهن با هیدروژن به علت نیاز به مصرف برق زیاد در نتیجه تولید گاز CO2 زیادی که در نیروگاه‌ها به‌وجود خواهد آمد در اشل صنعتی عملیاتی نخواهد شد.

تولید بریکت گرم آهن‌ اسفنجی و شارژ مداوم گرم آهن‌اسفنجی در کوره‌های قوس الکتریکی

شرکت فوست آلپین اتریش برای بهبود کیفیت بعضی از محصولات فولادی زیرمجموعه خود از جمله کارخانه کافنبرگ اتریش تولیدکننده برند معروف فولاد ابزار بوهلر، جهت تامین بریکت گرم آهن‌ اسفنجی مورد نیاز چندین سال قبل با توجه به قیمت کم گاز طبیعی در تکزاس آمریکا طی قراردادی هزینه سرمایه‌گذاری جهت تولید بریکت گرم آهن‌اسفنجی (HBI) به ظرفیت 2 میلیون تن در سال را تقبل نموده است. در این قرارداد مقرر شد کارخانه فوست آلپین مجاز باشد سالانه حدود 1 میلیون تن از بریکت گرم آهن‌اسفنجی تولیدی را برای تولید فولاد در زیرمجموعه خود جهت بهبود کیفیت محصولات فولادی به اتریش انتقال دهد.

امکان تولید بریکت گرم آهن‌اسفنجی تقریباً در هیچ یک از واحدهای میدرکس طرح‌های 8گانه فولادی که در دولت‌های نهم و دهم بدون در نظر گرفتن طرح آمایش سرزمین و ... کلنگ آن را زدند، مانند واحدهای میدرکسی که در مبارکه و اهواز و ... در دست بهره‌برداری می‌باشند در نظر نگرفتند.  در صورتیکه کارخانه تیسن آلمان که تولیدکننده، فروشنده و شروع به بهره‌برداری‌کننده تجهیزات احیاء اکسیدآهن با استفاده از گاز به روش پروفر در سطح جهان بود تجهیزات تولید بریکت گرم را برای واحد پروفر اهواز در سال 1356 نصب و بهره‌برداری نموده است. در قبل و بعد از انقلاب جمعاً حدود 250 هزار تن بریکت گرم آهن‌اسفنجی با استفاده از روش پروفر در اهواز تولید گردید. باتوجه به اینکه بریکت گرم آهن‌ اسفنجی برای اولین بار در سطح جهان در اهواز تولید شده بود سازندگان این تجهیزات تجربیات زیادی در این ارتباط نداشتند. در حین بهره‌برداری از تجهیزات تولیدی بریکت گرم اهواز با مشکلات فنی زیادی موجه شدند.