احیا مستقیم در چین

‌می‌متالز - حسین عزیزطائمه، کارشناس و متخصص فرآیند احیا مستقیم: باید توجه داشت مقادیر کمی از تولید فولاد چین نیز توسط روش احیا مستقیم زغالی انجام می‌شود که در مقایسه با کل تولید فولاد چین قابل صرف نظر کردن است. به دلیل مسائل محیط زیستی و معاهده‌های بین المللی فشار‌ها بر کشور چین در راستای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای افزایش یافت و با امضای معاهده پاریس در سال ۲۰۱۶ توسط کشور چین، این کشور متعهد به کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای گردید. این موضوع به عنوان نیروی محرکه‌ای قوی برای جهت گیری به سمت تکنولوژی‌های سبز و دوستدار محیط زیست برای چین بود. بر این اساس برنامه ریزی‌های تازه‌ای به سمت تکنولوژی‌های پاک‌تر در تولید فولاد انجام پذیرفت و به همین دلیل احیا مستقیم نیز به عنوان یکی از گزینه‌های بسیار جدی در چین مطرح شد و مذاکرات جدی بین شرکت‌های چینی و تامین کننده‌های تکنولوژی شروع شد. پس از آن بود که تقریبا تمام صاحبان تکنولوژی احیا مستقیم اقدام به تاسیس دفتر و یا نمایندگی در کشور چین کردند و چین را بازار جدیدی برای احداث کارخانه‌های احیا مستقیم یافتند. بر این اساس بی شک در آینده کشور چین به عنوان سردمدار تولید آهن اسفنجی گازی در جهان خواهد بود.

تولید فولاد در جهان

مطابق آخرین آمار در دسترس، تولید فولاد در جهان سالانه حدود ۱۹۰۰ میلیون تن است. از این مقدار حدود ۱۰۵۰ میلیون تن در چین و مابقی در سایر کشور‌ها تولید می‌شود. این در حالی است که ظرفیت بالقوه تولید فولاد در جهان حدود ۲۴۵۰ میلیون تن است. یعنی بین تولید و ظرفیت بالقوه تولید حدودا ۵۵۰ میلیون تن اختلاف وجود دارد.

منابع کشور چین برای احیا مستقیم

کشور چین چهارمین کشور از لحاظ منابع آهن در جهان است همچنین دهمین کشور دارای منابع گاز طبیعی جهان است. اما هدف گذاری این کشور استفاده از منابع گاز طبیعی برای احیا مستقیم نیست. بلکه از گاز حاصل از باتری‌های تولید کک و نیز هیدروژن به عنوان منبع گاز احیا کننده در احیا مستقیم استفاده خواهد کرد.

گاز احیا کننده در فرآیند تولید آهن اسفنجی از منابع مختلف قابل حصول است. منابع تولید گاز احیا کننده را به سه دسته زیر می‌توان تقسیم کرد:

۱- توسط ریفورمر: ریفورمر‌های تعادلی و ریفورمر‌های با بخار آب هر دو قادر به تولید گاز احیا کننده مورد نیاز فرآیند احیا مستقیم هستند. در این دو فرآیند گاز احیا کننده با نسبت‌های هیدروژن به منوکسیدکربن بین ۱.۵ تا ۵ تولید می‌شود. البته با استفاده از ریفور با بخار آب و با اضافه شدن رآکتور شیفت گس و تجهیزات اضافی دیگر می‌توان به هیدروژن خالص نیز دست یافت و از آن به عنوان گاز احیا کننده استفاده کرد. در حال حاضر با این روش اکثر هیدروژن خالص جهان تولید می‌شود. ولی با توجه به اینکه هیدروژن تولید شده توسط این روش سبز و دوستدار محیط زیست نیست لذا نمی‌توان از آن به عنوان روش کاملا مناسب برای محیط زیست نام برد.

۲- توسط گاز حاصل از فرآیند‌های زغالی: استفاده از گاز‌های حاصل از فرآوری کک و گسیفیکیشن زغال و فرآوری آن گازها، به طوری که بتوان از آن‌ها به عنوان یک عامل احیا کننده در فرآیند تولید آهن اسفنجی استفاده کرد.

۳- گاز هیدروژن تولید شده توسط الکترولیز آب: اگر برق توسط انرژی‌های تجدید پذیر تولید شود و با کمک این برق توسط الکترولیز آب، هیدروژن تولید شود آنگاه این هیدروژن کاملا سبز و دوستدار محیط زیست خواهد بود و به تبع آن آهن اسفنجی تولید شده نیز سبز خواهد بود.

پلنت‌های احیا مستقیم گازی در چین

به دلیل اینکه چین حرکت مرحله به مرحله به سمت تکنولوژی‌های دوست دار محیط زیست را آغاز کرده بود لذا از سال‌ها پیش در راستای حرکت به سمت احیا مستقیم قدم نهاده است. در حال حاضر دو پلنت احیا مستقیم در کشور چین وجود دارد:

۱- پلنت احیا مستقیم با روش پرد

قرارداد این پلنت احیا مستقیم به عنوان اولین کارخانه تولید آهن اسفنجی گازی در چین در سال ۲۰۱۳ امضا شد، ولی به دلیل اینکه هنوز تصمیم نهایی در جهت تغییر تکنولوژی از کوره بلند به آهن اسفنجی گازی نهایی نشده بود لذا این پروژه فقط در حد انجام مهندسی پیش رفت و به دلیل عدم تامین مالی در آن زمان متوقف گردید. چندین سال بعد یعنی در سال ۲۰۱۷ مجددا این پروژه با تزریق مالی جدید فعال شد و ساخت بخشی از تجهیزات در ایران انجام پذیرفت و به چین حمل گردید، اما مجددا این پروژه به دلایل مالی توقف‌های کوتاهی را تجربه کرد تا اینکه در اواسط سال ۲۰۲۱ با تولید محصول با کیفیت، افتخار راه اندازی اولین پلنت احیا مستقیم در چین را به نام ایران ثبت کرد.

ظرفیت این کارخانه سیصد هزار تن در سال HBI است؛ و به عنوان اولین پلنت احیا مستقیم گازی در چین مبنا و اساس سایر پلنت‌های احیا مستقیم در چین گردید.

۲- پلنت احیا مستقیم ENERGIRON

دومین پلنت احیا مستقیم گازی در چین با ظرفیت ششصد هزار تن در سال توسط شرکت‌های تنوا و دانیلی در چین در حال احداث است و احتمالا در سال ۲۰۲۲ کاملا راه اندازی خواهد شد. این پلنت بر مبنای استفاده از هفتاد درصد هیدروژن به عنوان گاز احیا می‌باشد.

در حال حاضر فقط دو پلنت احیا مستقیم فوق الذکر در چین وجود دارند، ولی مباحث بسیار زیادی برای احداث سایر پلنت‌های احیا مستقیم در چین در جریان است که احتمالا در طی سال‌های آینده چین را به یکی از قطب‌های احیا مستقیم در جهان تبدیل خواهد کرد.

مسیر آینده احیا مستقیم در چین

در سال‌های آینده و پس از راه اندازی چند پلنت احیا مستقیم در کشور چین و آشنایی این کشور با این تکنولوژی‌ها قطعا مسیر آینده برای کشور چین تولید فولاد سبز خواهد بود. در حال حاضر هزینه‌های تولید برق و هیدروژن به روش سبز بسیار زیاد است، ولی تحقیقات بسیار گسترده‌ای در سطح جهان در حال انجام است که این نوید را می‌دهد که در طی ده سال آینده هزینه‌های تولید هیدروژن سبز کاملا منطقی شود. البته وضع مالیات‌ها و جریمه‌های محیط زیستی نیز قیمت فولاد سبز را در مقایسه با فولاد تولید شده توسط روش‌های دیگر، منطقی خواهد کرد.

کشور چین با انجام پروژه‌های صنعتی این چنینی در کنار انستیتو‌های تحقیقاتی اش نشان می‌دهد که مسیر طولانی‌ای را شروع کرده است و هدف گذاری درازمدتی را برای ورود به تکنولوژی احیا مستقیم دارد؛ بنابراین بعید نیست که در سال‌های آینده تکنولوژی ثبت شده جدیدی را به نام کشور چین داشته باشیم.