چگونگی کاهش مصرف آب در چرخه صنعت فولاد

به گزارش می متالز، میزان مصرف آب در این صنعت در مقایسه با بخش کشاورزی کمتر است ولی این مسئله باعث نمی‌شود اهمیت آب و میزان مصرف آن را نادیده گرفت.
موضوع این است که کشور ما با بحران آب روبه‌رو است و از آنجاکه بسیاری از شرکت‌های فولادسازی کشور در مناطق فلات مرکزی ایران واقع شده‌اند، راهکارهایی که بتواند ما را در جهت بهینه‌سازی مصرف آب در این صنعت به پیش ببرد، ضروری به‌نظر می‌رسد..

تولید هر کیلوگرم فولاد به ۸ لیتر آب نیاز دارد

بر اساس شاخص جهانی، برای تولید هر کیلوگرم فولاد به ۸ لیتر آب نیاز است که این شاخص در میان فولادسازان ایرانی به‌خاطر استفاده از فناوری‌های گوناگون متغیر است، چراکه هر اندازه فناوری‌ها به‌روز باشد، به همان اندازه نیز مصرف آب کاهش خواهد یافت. میزان مصرف آب به ازای تولید هر تن فولاد خام به عواملی چون نوع فرآیند تولید، نرخ محصولات تولیدی و سطح فناوری‌های مورداستفاده در هر واحد صنعتی بستگی دارد.
در سال ۲۰۱۱ میلادی(۱۳۸۹) یک ابرپروژه بین‌المللی در زمینه مدیریت مصرف آب در صنعت فولاد با محوریت انستیتوی بین‌المللی آهن و فولاد و با مشارکت ۲۹مجتمع بزرگ تولید آهن و فولاد از ۵ قاره جهان با سطوح فناوری و نیز اقلیم آب‌وهوایی متنوع در طول ۲سال اجرا شد. حاصل این پروژه آمار و اطلاعات طبقه‌بندی شده و متنوعی است که به عنوان ورودی برای استفاده و ارائه راهکارهای موثر و فراگیر در مدیریت بهینه مصرف آب در صنعت فولاد به کار رفته است. همچنین در این پروژه سعی شده با مقایسه الگوهای مصرف و راهبردهای مدیریت آب در هر یک از مجتمع‌ها یک نتیجه‌گیری جامع در زمینه فناوری‌های کاهنده آب، بازیافت پساب و محیط‌زیست ارائه شود.
 نکته مهم در این پروژه محدوده بسیار بازمصرف سرانه آب به ازای تولید هر تن فولاد در این شرکت‌ها است که از ۱ تا ۱۵۰ مترمکعب بر تن بوده است. به‌طور متوسط میزان مصرف سرانه آب به ازای تولید هر تن فولاد در میان تمام این شرکت‌ها حدود ۲۸ مترمکعب بر تن بوده که از این میزان متوسط حدود ۵.۱درصد بازیافت شده و به خطوط تولید بازمی‌گردد و ۳درصد به‌طور معمول به شکل بخار و ضایعات دیگر هدر می‌رود و بقیه دورریز می‌شود.

مصارف آب در صنعت فولاد

به‌طورکلی مهم‌ترین موارد مصرف آب در صنعت فولاد عبارتند از خنک‌کاری، (تجهیزات، کوره‌ها، محصولات میانی تولیدشده آهنی و فولادی، کک فرآوری‌شده و…) منبع بخار مورداستفاده در فرآیند تولید یا نیروگاه‌های برق، کنترل، فرونشاندن و پاک‌سازی غبارها و گازهای آلوده‌کننده، تمیزکاری سطوح و زدودن پوسته‌های اکسیدی، محلول‌های خطوط اسیدشویی، حلال محیط آبی به‌منظور روانکاری‌های روغنی یا پایه آب، غبارزدایی مواد اولیه و درنهایت مصارف شست‌وشو و... .
مهم‌ترین عوامل موثر بر میزان مصرف آب در تولید هر تن فولاد عبارتند از نوع محصولات، فرآیندهای مورداستفاده در کارخانه برای تولید آهن و فولاد، سطح فناوری و نوع طراحی دستگاه‌ها و ماشین‌آلات در زمینه‌های مصرف آب و میزان بازیابی و تصفیه آب در شبکه تولید.
 نکته بسیار مهم میزان آبی است که به ازای تولید هر تن فولاد با استفاده از شبکه‌های تصفیه پساب به سامانه برگردانده می‌شود. به‌طورکلی امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته سعی بر آن است که میزان آب تلف شده در تولید فولاد (به شکل بخار دورریز یا پساب غیرقابل بازیافت) به حداقل میزان و درنهایت نزدیک به صفر برسد.
 بزرگ‌ترین واحدهای مصرف‌کننده آب در صنعت فولاد به‌ترتیب عبارتند از واحد آهن‌سازی (کوره بلند)، واحد نورد گرم، واحد نورد سرد، واحد کک‌سازی، واحد کوره قوس الکتریکی، واحد ریخته‌گری پیوسته و بقیه واحدها.

کاهش مصرف آب در صنعت فولاد

به‌طورکلی تمامی راهکارها و برنامه‌ریزی‌های موجود و پیش‌رو برای مدیریت پایدار مصرف آب در صنعت فولاد را می‌توان به ۳ دسته تقسیم‌بندی کرد: راهکارهای موثر در کاهش مصرف آب (Reduce)، راهکارهای موثر در استفاده دوباره و چندباره از آب در فرآیندهای مختلف تولید (Reuse) و درنهایت راهکارهای موثر در بازیافت آب یا تصفیه پساب تولیدی (Recycie). این راهبرد مدیریتی به ۳ استراتژی یا ۳R معروف است.
همچنین بر اساس نتیجه به‌دست آمده از پژوهش‌ها و مستندات ارائه شده، درحال‌حاضر مهم‌ترین راهبردهای پیشنهادی برای کاهش مصرف آب در کارخانه‌های صنعتی تولید فولاد عبارتند از:
۱- استفاده هرچه بیشتر از شبکه‌های آبی با چرخه بسته یا نیمه‌بسته با عملکرد بالا برای چرخه‌های خنک‌کاری فرآیندهای تولیدی یا نیروگاهی (برای نمونه برج‌های خنک‌کننده)
۲- استفاده نکردن از شبکه‌های دررو یا یک‌بار مصرف در خنک‌کاری تولیدی یا نیروگاهی
۳- طراحی مدارهای چرخه آبی به‌منظور استفاده از آب خروجی واحدی به‌عنوان ورودی واحد دیگر با توجه به میزان کیفیت آب موردنیاز هر واحد
۴- استفاده از شبکه‌های موثر و بروز بازیافت و تصفیه پساب تولیدی
۵- جایگزین کردن یا افزودن فناوری‌های خشک یا بدون آب به جای شبکه‌های کنونی مانند فرآیند خنک‌سازی کک بدون آب، گرانوله‌سازی خشک سرباره و بازیابی حرارتی و استفاده از غبارگیرهای خشک
درباره پروژه‌های توسعه‌ای صنایع فولادی که در حال برنامه‌ریزی برای انتخاب محل هستند، موارد زیر باید هنگام تهیه طرح توجیه فنی و اقتصادی پروژه به‌منظور برخورد نکردن با مشکلات بعدی در زمینه تامین منابع آبی درنظر گرفته شوند:
۱- انتخاب محل‌هایی با امکان دسترسی و تامین حداقل میزان آب موردنیاز فرآیندهای تولید با نگاهی به آینده
۲- استفاده از فرآیندها و فناوری‌های به‌روز و دارای کمترین میزان مصرف آب برای تولید
۳- طراحی خطوط بر اساس پیش‌بینی چرخه‌های بازاستفاده در خطوط مختلف تولید
۴- پیش‌بینی و طراحی بر اساس چرخه‌های تمام‌بسته در حداکثر محل‌های قابل‌استفاده از این فناوری
۵- پیش‌بینی واحدهای بازیافت و تصفیه پساب به‌روز و موثر در کنار طرح با ظرفیت و کیفیت مناسب
گفتنی است، برای انتخاب و اجرای هریک از این راهکارهای ابتدایی پژوهش‌ها و بررسی‌های علمی و کارشناسی جامعی روی نیازسنجی و امکان‌سنجی آن موارد از سوی متخصصان این امر انجام شود تا ضمن ایجاد کمترین تغییرات در شبکه فعلی با صرف کمترین هزینه‌ها بتوان به سازگارترین، بهینه‌ترین و موثرترین راهکار ممکن در جهت بهینه کردن مصرف آب در صنعت فولاد دست یافت.