نامزد‌های نهایی جایزه جهانی استیلی در بخش «تولید فولاد کم‌کربن»

به گزارش می‌متالز، تولید آهن و فولاد از زمان انقلاب فرهنگی شروع شد که در آن زمان پروسه تولید به وسیله زغال سنگ محقق می‌شد. اکنون فرآیند تولید در حال تغییر و تحول است فولادسازان بزرگ کشور به دنبال راهی برای به حداقل رساندن انتشار گاز دی اکسید کربن و سایر گاز‌های گلخانه‌ای در فرآیند تولید فولاد و دستیابی به فولاد سبز هستند. از این‌رو یکی از بخش‌های مهم در دوره جوایز استیلی انجمن جهانی فولاد بررسی فرآیند‌های نوین فولادسازان جهان در راستای دستیابی به فولاد سبز است. براین اساس در چهاردهمین دوره جوایز استیلی در جمع فولادسازان بزرگ جهان در بخش «تولید فولاد کم‌کربن» جایزه امسال به گروه اچ بی آی اس تعلق گرفت و AVB، آرسلورمیتال، بائواستیل، امارات استیل ارکان و پوسکو دیگر نامزد‌های انجمن جهانی فولاد در بخش تولید فولاد کم کربن بودند.

اچ‌بی‌آی‌اس با فرآیند DRI مبتنی بر COG - EAF

در بخش تولید فولاد کم‌کربن جایزه چهاردهمین دوره جایزه استیلی به گروه اچ‌بی‌آی‌اس (HBIS Group) با فرآیند آهن کاهش یافته مستقیم (DRI) اصلاح کننده صفر گاز کوره کک منحصر به فرد همراه با (EAF) تعلق گرفت. این گروه فولادسازی یکی از تولیدکنندگان فولاد دولتی چین است که بیش از ۲۰۰ محصول فولادی ازجمله انواع میلگرد را تولید می‌کند. در حال‌حاضر حدود ۹۰درصد از ۱ میلیارد تن تولید فولاد در چین توسط فرآیند‌های BF-BOF تولید می‌شود. براساس بررسی‌ها توسعه فرآیند‌های کوره قوس الکتریکی (EAF) می‌تواند به طورموثر شدت انتشار کربن حاصل از تولید فولاد را کاهش دهد، ولی کمبود منابع به ویژه گاز طبیعی و هزینه‌های سرسام‌آور از عوامل محدودکننده توسعه و استفاده از این فرآیند به حساب می‌آید. گروه اچ‌بی‌آی‌اس به همراه شرکای خود رهبری تدوین الگویی جدید در این حوزه را برعهده گرفت و برای نخستین‌بار در جهان موفق به تولید DRI در مقیاس صنعتی با استفاده از فناوری اصلاح صفر COG شد. درواقع با پروژه این گروه فولادسازی می‌توان از منابع غنی COG صنعت فولاد چین و کارخانه‌های مستقل کک‌سازی استفاده کرد که انتخابی مقرون به صرفه خواهد بود، زیرا COG حاوی حدود ۶۰ درصد H ۲ بوده و پس از اصلاح یعنی H ۲: CO می‌تواند به ۸:۱ برسد که یک پایه تحقیقاتی برای کاوش در کاهش هیدروژن خالص فراهم می‌کند. نتیجه پروژه گروه اچ‌بی‌آی‌اس تولید میله‌های فولادی ویژه باکیفیت بالا و انتشار کربن کم است. همچنین پروژه (DRI مبتنی بر COG - EAF) کاهش تولید گاز‌های گلخانه‌ای را به دنبال دارد و با همکاری این گروه فولادسازی و شرکای آن، فاز اول پروژه تولید سالانه ۵۵۰ هزار تن فولاد کم کربن را به همراه داشته و به تولید پایدار با تولید روزانه ۱۵۰۰ تن دست یافته است.

AVB با فرآیند پیش گرمایش آهن قراضه برای شارژ BOF

شرکت Aço Verde do Brasil (AVB) تولیدکننده فولاد در برزیل با پیش گرمایش آهن قراضه برای شارژ BOF در جایگاه نامزد دوم در بخش جایزه «تولید فولاد کم کربن» قرار گرفت. AVB تولیدکننده فولاد برزیلی، ظرفیت تولید ۶۰۰ هزار تن در سال را دارد و بیش از ۲۷۰۰ شغل مستقیم ایجاد کرده است. سیستم پیش گرمایش آهن قراضه کارخانه مذاب با استفاده از گاز فرآیند تجدیدپذیر کوره بلند، به عنوان هدف اصلی افزایش مقدار قراضه بارگیری‌شده در کوره اکسیژن پایه، علاوه بر افزایش ایمنی و ظرفیت تولید، کاهش انتشار CO ۲ را به همراه دارد. این سیستم توسط تیم AVB توسعه یافته و شامل تجهیزاتی می‌شود که در آن ضایعات بارگیری‌شده در BOF در محفظه‌ای ذخیره شده تا تمام گرمای معقول گاز‌های داغ ناشی از احتراق کنترل‌شده گاز کوره بلند را جذب کند. درواقع هدف اصلی این سیستم کنترل احتراق گاز کوره بلند خودکار برای از بین بردن دود و انتشار گاز‌های گلخانه خواهد بود. ازمزیت‌های فرآیند پیش گرم کردن قراضه باید به ورودی حرارتی بیشتر در داخل BOF از ۲۵ درجه سانتیگراد تا ۵۰۰-۶۰۰ درجه سانتیگراد، افزایش درصد قراضه بارگیری‌شده با تمرکز بر افزایش بازیافت، افزایش ظرفیت تولید فولاد به بیش از ۱۰۰هزار تن در سال به دلیل استفاده بیشتر از ضایعات و افزایش ایمنی عملیاتی با کاهش خطر واکنش در داخل BOF اشاره کرد. گفتنی است اجرای این فناوری تنها برای نیروگاه‌هایی با دسترسی به گاز ارزان و تولیدشده توسط یک منبع انرژی تجدیدپذیر مانند زیست توده منطقی است.

آرسلورمیتال با سیستم جنگل برای تولید فولاد

شرکت فولادی کانادایی آرسلورمیتال (ArcelorMittal) با سیستم جنگل به فولاد و شعار آغاز فولاد سبزتر با آهن‌سازی سبزتر نامزد سوم در بخش جایزه «تولید فولاد کم‌کربن» در چهاردهمین دوره استیلی شد. این شرکت فولادی با آگاهی از اهمیت کربن‌زدایی کل زنجیره ارزش فولاد در جولای ۲۰۲۲ در راستای جایگزینی نفت کوره سنگین مصرف شده در گندله‌سازی آهن گام برداشت. این کارخانه چوب‌های باقی مانده را به عنوان سوخت زیستی تجدیدپذیر برای تولید فولاد به کار گرفت تا کربن کم‌تری از فرآیند تولید ایجاد شود. آرسلورمیتال اولین کارخانه در جهان است که نفت کوره سنگین را با روغن پیرولیز به طور دائم جایگزین کرده و نقطه عطف مهمی در انتقال انرژی صنعت آهن و فولاد به حساب می‌آید. این شرکت قصد دارد هر سال ۱۵ تا ۱۹ میلی لیتر نفت کوره سنگین را با ۳۲ تا ۴۰ میلی‌لیتر روغن پیرولیز جایگزین کند تا باعث کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای شود. شرکت فولادی آرسلورمیتال از بقایای چوب یک کارخانه چوب‌بری محلی به عنوان ماده خام استفاده می‌کند تا روغن پیرولیز با نفت کوره سنگین جایگزین شود. جالب است بدانید این شرکت فولادی با سیستم جنگل برای تولید فولاد امکان بازگشایی مجدد کارخانه BioÉnergie AE را فراهم کرد، زیرا این کارخانه چوب‌بری پیش‌تر به دلیل مسائل مالی ناچاربه تعطیلی شده بود، ولی اکنون BioÉnergie AE بزرگ‌ترین تولید کننده روغن پیرولیز در کاناداست.

بائواستیل با پروژه توسعه و استفاده از فناوری متالورژی کم کربن مبتنی بر HyCROF

صنعت فولاد به عنوان یک صنعت با مصرف انرژی بالا و منابع فشرده در چین، حدود ۱۶ درصد از کل انتشار کربن این کشور را به خود اختصاص می‌دهد لذا تحقیق و توسعه فناوری‌های جدید کم کربن برای حفاظت از محیط زیست ملی ضروری است. شرکت بائواستیل بزرگ‌ترین تولیدکننده فولاد در جهان است که با پروژه توسعه و استفاده از فناوری متالورژی کم کربن مبتنی بر HyCROF در جایگاه نامزد چهارم در بخش جایزه «تولید فولاد کم کربن» جای گرفت.

شرکت آهن و فولاد سین کیانگ بای (Bayi Iron & Steel) به عنوان یکی از سه پایگاه آزمایشی کم کربن بائو و چین، مسئولیت خطیر توسعه فناوری کم کربن فرآیند آهن سازی کوره بلند را بر عهده دارد که هدف اصلی آن استراتژی توسعه «اوج کربن و بی‌طرفی کربن» است و پس از هفت سال اکتشاف و تحقیق فنی، موفق به ساخت اولین کوره اکسیژنه بازیافت اکسید کربنیک اکسید کربن غنی شده با درجه صنعتی ۴۰۰ متر مکعب در جهان به اختصار HyCROF در سال ۲۰۲۲ شد. براساس این تکنولوژی تزریق بازیافت گاز تحت شرایط دمیدن اکسیژن خالص محقق می‌شود. به کمک HyCROF ظرفیت تولید از ۳۰ درصد به ۴۰ درصد افزایش می‌یابد و از نسبت سوخت جامد بیش از ۳۰ درصد کاسته می‌شود. همچنین انتشار کربن به ازای هر تن فلز داغ بیش از ۲۰ درصد کاهش خواهد یافت. درحال حاضر فناوری ۴۰۰ متر مکعب HyCROF در کوره بلند ۲۵۰۰ مترمکعبی آهن و فولاد تجاری سازی و اعمال شده است و پس از بهره برداری در پایان سال ۲۰۲۳ شاهد کاهش سالانه ۶۰۰ هزار تن کربن (معادل جنگل کاری مجدد) خواهیم بود. پیش‌بینی می‌شود با ترویج و اجرای این فناوری بائواستیل انتشار CO ۲ بیش از ۴۰ میلیون تن در سال کاهش یابد.

امارات استیل ارکان با سیستم جذب، تصفیه و استفاده از CO ۲ برای بازیافت نفت

امارات استیل ارکان نامزد پنجم در بخش جایزه «تولید فولاد کم‌کربن» در چهاردهمین دوره استیلی محسوب می‌شود. فولاد آرکان امارات با هم افزایی CO ۲ به‌عبارتی تبدیل انتشار گاز‌های گلخانه‌ای به راه حل بهبود یافته بازیافت نفت برای ADNOC گامی موثر در حوزه تولید فولاد کم کربن برداشته است. امارات استیل آرکان یک تولیدکننده پیشرو فولاد، در سال ۲۰۱۶ اقدامات خود برای رسیدگی به مسئله مبرم انتشار دی اکسید کربن با Alreyadah و ADNOC را شروع کرد. تلاش مشترک آن‌ها متشکل از جذب CO ۲ از کارخانه احیای مستقیم ۱ و ۲ امارات استیل آرکان، خالص‌سازی آن از طریق فرآیند‌های پیشرفته Alreyadah و سپس عرضه آن به ADNOC برای افزایش بازیابی نفت می‌شود. این تولید کننده فولاد برای دستیابی به این هدف، به طور استراتژیک دو تاسیسات حذف کربن را در محل خود نصب کرد که ۸۰۰ هزار تن CO ۲ در سال جذب می‌کند. جذب، تصفیه و استفاده از CO ۲ برای افزایش بازیافت نفت منجر به کاهش ۲۲ درصدی انتشار CO ۲ می‌شود. مشارکت بین امارات استیل آرکان، Alreyadah و ADNOC نشان‌دهنده گامی رو به جلو در مقابله با چالش انتشار CO ۲ در صنعت تولید فولاد است؛ این همکاری به عنوان یک نمونه قابل توجه از مشارکت‌های بین بخشی و ثمره‌بخش در زمینه نوآوری‌ها تلقی می‌شود و حرکت به سمت آینده‌ای پایدارتر را تسریع می‌کند.

پوسکو با پروژه فناوری فولادسازی با مبدل ترکیبی

شرکت فولادساز کره‌ای پوسکو آخرین نامزد در بخش جایزه «تولید فولاد کم‌کربن» درچهاردهمین دوره استیلی با پروژه فناوری فولادسازی با مبدل ترکیبی است. یکی از راه‌های تولیدکنندگان فولاد برای کاهش ردپای کربن، کاهش نسبت فلز داغ (HMR) است و برای پاسخگویی به تقاضای روبه رشد خودروسازان برای فولاد کم کربن، توسعه راه‌حل‌هایی با HMR پایین ضروری است. این شرکت دو راه‌حل کاهش HMR را توسعه داده که ضمن استفاده از امکانات موجود، اتلاف گرما را جبران می‌کند. راه حل اول، به نام POSLEAD شامل استفاده مجدد از فولاد مذاب باقی‌مانده پس از فرآیند ریخته‌گری می‌شود و راه‌حل دوم استفاده از آهن یا قراضه با سیلیکون بالا (Si) است.

POSLEAD فناوری اختصاصی این شرکت به شمار می‌رود که فولاد مذاب باقی‌مانده را از ریخته‌گری جمع‌آوری کرده و حرارت آن را افزایش می‌دهد تا از این طریق ردپای کربن به ۱.۷۸ درصد در هر تن فولاد کاهش یابد. همچنین راه‌حل دوم یعنی استفاده از آهن یا قراضه با سیلیکون بالا (Si) به عنوان منبع گرما خواهد بود و با استفاده از ضایعات فولاد الکترونیکی به دلیل محتوای ناخالصی کم آن، خطرات کیفی کاهش می‌یابد تاجایی‌که ردپای کربن از ۲.۰۶ تن به ۱.۸۴ تن در هر تن فولاد کاهش می‌یابد.

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین