آهن پنهان در قلب مگنت‌ها، رقابت آمریکا برای ساخت زنجیره جدید مواد معدنی حیاتی

‌می‌متالز - وقتی صحبت از مواد معدنی حیاتی و زنجیره تأمین فناوری‌های آینده می‌شود، به طور معمول نام‌هایی مانند لیتیوم، نیکل و عناصر نادر خاکی در مرکز توجه قرار می‌گیرند، اما یک ماده کم‌تر دیده‌شده، نقش اساسی در بسیاری از این فناوری‌ها دارد آن هم آهن با خلوص بسیار بالا است.

به گزارش می‌متالز، شرکت آمریکایی Hertha Metals اخیراً اعلام کرده است که موفق شده آهن با خلوص ۹۹.۹۵ درصدی استاندارد ۳ (N۵) تولید کند؛ سطحی از خلوص که برای ساخت آهنربا‌های دائمی نسل جدید مورد استفاده در خودرو‌های برقی، توربین‌های بادی، تجهیزات دفاعی و صنایع پیشرفته ضروری است. این دستاورد، توجه‌ها را به یک حلقه فراموش شده در زنجیره تأمین مواد معدنی حیاتی جلب کرده است.

ماده‌ای حیاتی که کم‌تر دیده می‌شود

مگنت‌های نئودیمیوم-آهن-بور (NdFeB) یکی از اجزای اصلی فناوری‌های مدرن هستند، از موتور خودرو‌های برقی گرفته تا تجهیزات نظامی و رباتیک. اما بر خلاف تصور عمومی، بخش عمده این مگنت‌ها را عناصر نادر خاکی تشکیل نمی‌دهند.

حدود ۷۰ درصد وزن این آهنربا‌ها را آهن تشکیل می‌دهد. با این حال، هر نوع آهنی برای تولید این مگنت‌ها مناسب نیست. کوچک‌ترین ناخالصی‌هایی مانند کربن، اکسیژن، گوگرد یا فسفر می‌تواند عملکرد مغناطیسی محصول نهایی را کاهش دهد. به همین دلیل، تولید آهن با خلوص بسیار بالا یک چالش فنی و صنعتی مهم محسوب می‌شود.

تا امروز بخش قابل‌توجهی از این آهن باکیفیت از خارج، به ویژه از چین، تأمین می‌شد و همین موضوع به یکی از نقاط آسیب‌پذیر زنجیره تأمین آمریکا تبدیل شده بود.

فناوری جدید برای شکستن وابستگی

تولید آهن با خلوص ۹۹.۹۵ درصدی به طور معمول به فرآیند‌های پیچیده پالایش الکترولیتی نیاز دارد، روشی که هزینه‌بر، چندمرحله‌ای و نیازمند زیرساخت‌های تخصصی است.

اما Hertha Metals مدعی است با استفاده از فناوری اختصاصی خود موسوم به Flex-HERS توانسته این مسیر را کوتاه‌تر کند. این فناوری بر پایه کوره قوس الکتریکی و کنترل دقیق واکنش‌های شیمیایی در یک فرآیند پیوسته عمل می‌کند و امکان حذف اکسیژن از سنگ آهن را با استفاده از گاز‌های احیاکننده مانند گاز طبیعی یا هیدروژن فراهم می‌کند.

مزیت اصلی این روش، ترکیب چند مرحله تولید در یک فرآیند واحد است، موضوعی که می‌تواند هزینه تولید را کاهش داده و امکان ایجاد زنجیره داخلی تولید آهن پرخلوص را در آمریکا فراهم کند.

امنیت ملی پشت پرده یک فناوری معدنی

اهمیت این دستاورد فقط اقتصادی نیست، بلکه به امنیت ملی آمریکا نیز مرتبط است.

از ابتدای سال ۲۰۲۷، مقررات جدید وزارت دفاع آمریکا (DFARS) محدودیت‌هایی برای استفاده از مواد اولیه با منشأ چین در تجهیزات دفاعی اعمال خواهد کرد. این قوانین فقط محصول نهایی مانند مگنت را هدف قرار نمی‌دهد، بلکه مواد تشکیل‌دهنده آن از جمله آهن، نئودیمیوم و بور را نیز شامل می‌شود.

به همین دلیل، آمریکا علاوه بر توسعه معادن عناصر نادر خاکی و کارخانه‌های تولید مگنت، باید حلقه‌های میانی زنجیره مانند تولید آهن پرخلوص را نیز ایجاد کند.

در واقع، حتی اگر یک کشور بتواند نئودیمیوم و سایر عناصر نادر خاکی را تولید کند، بدون آهن با کیفیت مناسب، امکان ساخت مگنت کامل وجود نخواهد داشت.

از نمایش فناوری تا تولید صنعتی

البته دستیابی به خلوص ۳N۵ تنها یک مرحله از مسیر است. تولید آزمایشگاهی یا نمایشی با تولید تجاری در مقیاس بالا تفاوت زیادی دارد.

Hertha اعلام کرده است که این موفقیت را در یک واحد نمایشی در تگزاس و با تجهیزات صنعتی به دست آورده و قصد دارد کارخانه تجاری موسوم به Chalyx را برای تولید در مقیاس بزرگ‌تر راه‌اندازی کند. با این حال، هنوز مراحل مهمی مانند تأیید نهایی توسط تولیدکنندگان مگنت، آزمایش عملکرد محصول نهایی و انعقاد قرارداد‌های تجاری باقی مانده است.

پیام این تحول برای صنعت معدن

داستان آهن پرخلوص یک پیام مهم برای آینده معدن دارد: ارزش مواد معدنی فقط در ذخایر خام زیرزمینی نیست، بلکه در توانایی ایجاد زنجیره ارزش و تبدیل مواد اولیه به محصولات پیشرفته است.

در اقتصاد جدید، کشوری که تنها سنگ معدن استخراج می‌کند، بخشی از ارزش اقتصادی را از دست می‌دهد. مزیت واقعی زمانی ایجاد می‌شود که معدن، فناوری، فرآوری و صنایع پیشرفته به یکدیگر متصل شوند.

برای کشور‌هایی مانند ایران که دارای ذخایر بزرگ سنگ‌ آهن و صنایع فولادی گسترده هستند، این تحول می‌تواند یک هشدار و در عین حال یک فرصت باشد. آینده صنعت معدن فقط افزایش تولید سنگ‌ آهن یا فولاد خام نیست، بلکه حرکت به سمت محصولات با فناوری بالاتر، عناصر همراه و مواد مورد نیاز صنایع آینده است.

رقابت جهانی بر سر مواد معدنی حیاتی وارد مرحله تازه‌ای شده است، مرحله‌ای که در آن حتی یک عنصر قدیمی مانند آهن، اگر با خلوص و فناوری مناسب تولید شود، می‌تواند به یک دارایی استراتژیک تبدیل شود.

به نظر می‌رسد در دهه آینده، برندگان بازار مواد معدنی نه الزاماً کشور‌هایی با بیشترین ذخایر، بلکه کشور‌هایی خواهند بود که بتوانند این ذخایر را به فناوری، صنعت و قدرت اقتصادی تبدیل کنند.