روش‌های نوین تولید فولاد در جهان

حسن کرباسچی مدیر عامل شرکت ام ام‌ای (MME) در ایران با بیان اینکه تکنولوژی پرد (PERED) تا‌کنون در 4 پروژه استانی احیای آهن اسفنجی در دست اجراست، افزود: شادگان، میانه، نی‌ریز و بافق، طرح‌هایی هستند که در آنها از تکنولوژی جدید پرد (PERED) برای تولید آهن اسفنجی استفاده می‌شود. شرکت «ام‌ام‌ای»‌ جزو شرکت‌های تحت هلدینگ گروه آسکوتک بوده که در سال ۱۹۹۶در دوسلدورف آلمان ثبت شده است و در زمینه ارائه خدمات مهندسی و فنی برای صنایع معدنی و فلزی در سراسر جهان فعالیت می‌کند. به‌طور مشخص حوزه‌های فعالیت این شرکت شامل صنایع، معادن آهن، کارخانه‌های گندله‌سازی و واحدهای نورد می‌شوند. وی تصریح کرد: در ماه گذشته، مشعل‌های ریفورمر فولاد شادگان روشن شد و در پروسه راه‌اندازی گرم قرار گرفت. امید می‌رود که اگر مشکلی به‌وجود نیاید، شاهد تولید آهن اسفنجی در طرح شادگان باشیم. به گفته کرباسچی، پروژه‌های میانه و نی‌ریز هم به‌ ترتیب هر کدام بعد از اتمام پروژه اول، در مسیر تولید قرار خواهند گرفت، البته پروژه بافت از سایر طرح‌ها عقب‌تر است؛ اما انتظار می‌رود در سال جاری، همه طرح‌های یاد شده به بهره‌برداری برسند.

وی افزود: پرد (PERED) را می‌توان روشی بهینه‌سازی شده برای تولید آهن اسفنجی دانست. این تکنولوژی با عنوانPersian Reduction، در آلمان و تحت لیسانس شرکت ایرانی MME به ثبت رسیده است. بهره‌گیری از این روش جدید برای تولید آهن اسفنجی نسبت به روش‌های سابق مزیت‌هایی را به ‌دنبال دارد.وی خاطرنشان کرد: زمان معقول برای اجرای طرح‌های مذکور از زمان آغاز کار تا مرحله نهایی بهره‌برداری، حداکثر 2 تا 5/ 2سال خواهد بود، اما مشکلاتی همچون عدم تامین مالی مناسب در دوره فعالیت دولت‌ قبلی، مانع از اجرایی شدن این طرح‌ها شدند تا جایی که اجرای این پروژه‌ها نزدیک به 10 سال زمان برد. مدیر عامل شرکت MME در ایران با اشاره به اینکه گذشت زمان مسائلی چون فرسودگی تجهیزات را پدید آورده است، گفت:‌ واحدها برای راه‌اندازی مجدد گارانتی‌ها و سرویس مجدد این دستگاه‌ها، هزینه‌های اضافه‌ای را متحمل شدند.

وی افزود: نباید از این نکته غافل بود که دوره زمانی راه‌اندازی و رسیدن به محصول در طرح‌های جدید، از یکسو به‌علت تازگی تکنولوژی و از سوی دیگر به‌دلیل برخی مشکلات یاد شده برای تجهیزات، طولانی‌تر از زمان‌های متداول در راه‌اندازی واحدهای میدرکس خواهد بود. البته انتظار می‌رود در آینده و با کسب تجربیات حاصل از راه‌اندازی و تحقق پارامترهای مورد انتظار در تکنولوژی «پرد»، طرح‌های آتی کشور برای تولید آهن اسفنجی با بهره‌گیری از این روش، احداث شوند. کرباسچی تصریح کرد: تکنولوژی‌های میدرکسی که در گذشته احداث شده‌اند را می‌توان تا حدودی و نه صد درصد، بهبود بخشید و به پرد (PERED) تبدیل کرد. این طرح برای فولاد خوزستان انجام شد و طی آن، ظرفیت 650 هزار تنی این واحد به 850 هزار تن ارتقا یافت. یعنی 30 درصد افزایش ظرفیت با این تغییرات ایجاد شد. در نتیجه حتی واحدهای قدیمی می‌توانند از مزیت‌های این روش برای بهبود عملکرد خود استفاده کنند، البته اگر با مشکل لیسانس میدرکس مواجه نشوند.وی تاکیدکرد: فولاد خام با دو روش عمده یعنی تهیه‌ آهن خام یا چدن مذاب در کوره بلند یا احیای مستقیم سنگ ‌آهن، ذوب‌آهن ‌اسفنجی و قراضه در کوره‌های الکتریکی از قبیل قوس الکتریکی، انجام می‌شود و بیش از 70 درصد فولاد دنیا به‌روش کوره بلند تولید می‌شود. مابقی سهم تولید فولاد جهان را نیز کوره‌های قوس الکتریکی در اختیار دارند.

مدیر عامل شرکت MME در ایران با بیان اینکه صنعت فولاد ایران، مسیر کاملا متفاوتی را در زمینه تولید دنبال می‌کند، اظهار کرد: بنا بر آمار منتشر شده در سال 2015، کمتر از ۲۰ درصد تولید فولاد ایران به کوره بلند اختصاص دارد و بیش از ۸۰درصد تولید آن از سوی کوره‌های قوس الکتریکی انجام می‌گیرد.به گفته وی، هرکدام از روش‌های تولید فولاد یاد شده مزایا و معایب مختص به‌خود را دارند بنابراین انتخاب روش تولید، به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. مواد اولیه و قیمت انرژی را می‌توان جز اثرگذارترین پارامترهای اثرگذار در این حوزه ذکر کرد. کرباسچی تصریح کرد: زغال‌سنگ و کک را می‌توان از مواد اولیه اصلی مورد استفاده در تولید فولاد به‌روش کوره بلند نام برد اما ایران از منابع غنی زغال‌سنگ برخوردار نیست که بتواند آن را به کک تبدیل کند و استفاده از کک وارداتی علاوه بر مشکلات تامین به‌دلیل قیمت بالای آن به لحاظ اقتصادی زیاد مقرون به‌صرفه نیست. وی گفت: برخی کارشناسان معدن معتقدند، اگر اکتشافات تکمیلی انجام شود، قطعا به ذخایر مناسبی از زغال‌سنگ دست پیدا خواهیم کرد، اما تحقق این امر نیاز به سرمایه‌گذاری بالا و تکمیل فعالیت‌های اکتشافی دارد. بنابراین وجود منابع گاز طبیعی فراوان و به نسبت ارزان و همچنین ذخایر عظیم سنگ آهن مرغوب، از مهم‌ترین دلایل توسعه روش کوره‌های قوس الکتریکی در ایران به‌ شمار می‌رود.مدیر عامل شرکت MME در ایران تصریح کرد: ایران از ذخایر عظیم گازی برخوردار است و این منابع مزیتی برای تولید آهن اسفنجی محسوب می‌شوند. بر اساس آخرین آمار منتشر شده، کشور ایران با تولید بیش از 17 میلیون تن آهن اسفنجی، اولین و بزرگ‌ترین‌ تولیدکننده آهن اسفنجی جهان محسوب می‌شود. آهن اسفنجی محصول احیای مستقیم گندله سنگ‌آهن است. به گفته وی، در حال حاضر راه‌اندازی واحد‌های آهن اسفنجی در طرح‌های استانی فولاد از سوی شرکت MME با روش جدیدی تحت عنوان پرد (PERED) در حال انجام است. با استفاده از این فناوری جدید، هزینه سرمایه‌گذاری و احداث و راهبری واحدهای جدید کاهش خواهد یافت. همچنین بهره‌گیری از این روش، مزیت‌هایی را به‌دنبال دارد. بهبود شاخص‌های محیط زیستی، کاهش مصرف انرژی، آب، کاهش هزینه نگهداری و تعمیرات و همچنین بهبود پارامترهای عملکردی از ویژگی‌های این روش محسوب می‌شود.

ایران، بزرگ‌ترین‌ تولیدکننده آهن اسفنجی

کرباسچی خاطرنشان کرد: آهن اسفنجی یکی از مواد اولیه‌ای است که از آن برای تولید فولاد خام با کوره‌های قوس‌الکتریکی استفاده می‌شود. آهن‌اسفنجی محصول احیای مستقیم گندله سنگ‌آهن است. این محصول، عیار بالایی دارد و با توجه به کمبود ضایعات آهن، افزایش قیمت و مشکلات محیط زیستی ناشی از استفاده آن، مورد‌توجه قرار گرفته است. وی تاکید کرد: ایران بزرگ‌ترین تولید‌کننده آهن اسفنجی دنیا به‌شمار می‌رود و از روش‌های گوناگونی برای تولید این محصول در کشور استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها MIDREX و HYL هستند. دو تکنولوژی‌ یاد‌شده با محدودیت‌هایی مواجه هستند؛ بنابراین واحدهای صنعتی در طول سالیان مختلف تلاش کرده‌اند تا این موانع را به حداقل برسانند.

مدیر‌عامل شرکت MME در ایران گفت: برای نمونه با ایجاد شرایط مختلف جهت بهبود ورودی گندله، کسب متالیزاسیون بالاتر یا نرخ بهره‌بری بیشتر، اقدامات متعددی را انجام داده‌ و طرح‌هایی را با هدف بهبود شرایط تولید ارائه کرده‌اند. بنابراین این تکنولوژی‌ها در مسیر خود با پیشرفت و بهبودهایی مواجه شده‌ است. کرباسچی گفت: در همین راستا متخصصان کشور که با تکنولوژی‌های احیایی آشنایی کامل داشتند، تغییرات و اصلاحات متعددی را انجام داده و روشی را ابداع کردند که مزیت‌های هر 2 روش MIDREX و HYL را دارا باشد. وی افزود: متخصصان ایرانی بر اساس تجربیات خود، ابتدا یک ایده را مطرح و سپس روش احیای جدیدی را تحت عنوان پرد (PERED) ابداع کردند. در این تکنولوژی تلاش شده تا از مزایای دو روش قبلی بهره گرفته شود و حتی در موارد متعددی این قابلیت‌ها افزایش پیدا کنند.وی گفت: در تکنولوژی نام برده، امکان تولید محصولات متنوعی همچون احیای مستقیم سنگ‌آهن، Direct Reduced Iron یا به‌صورت مخفف DRI، بریکت گرم آهن اسفنجی (HBI) و HDRI مطابق با نیاز مشتری وجود دارد.کرباسچی تصریح کرد: برای تولید محصولات در تکنولوژی یاد شده می‌توان از گاز طبیعی یا گاز‌سنتز استفاده کرد. واحدهای احداث‌شده با این تکنولوژی می‌توانند هر ساله با ظرفیت حدود 400 هزار تن تا یک میلیون و 800 هزار تن آهن اسفنجی تولید کنند.

روش جدید تولید آهن اسفنجی

مدیر‌عامل شرکت MME در ایران تاکید کرد: سابق بر این، برای احیای گندله آهن و تولید آهن اسفنجی، از روش‌های MIDREX و HYL در داخل کشور استفاده می‌شد، بنابراین واحدهایی که از این تکنولوژی بهره می‌گیرند، موظف هستند هزینه‌ای را تحت‌عنوان حق عضویت در کلوپ MIDREX و HYL پرداخت کنند اما در حال‌حاضر از آنجا که تکنولوژی جدید از سوی متخصصان ایرانی ابداع شده و به ثبت رسیده است، واحدهای داخلی از پرداخت این‌گونه هزینه‌ها معاف خواهند بود، بنابراین در ابتدای امر، کاهش هزینه‌های تولید را به‌همراه دارد.وی افزود: روش HYL در حال‌حاضر با تغییر صاحبان آن با اسم energiron فعالیت می‌کند.کرباسچی خاطرنشان کرد: تکنولوژی جدید تفاوت‌هایی با روش‌های گذشته دارد. تغییرات ایجاد شده در کوره‌های جدید در روش‌های معمول تولید آهن‌اسفنجی، گاز احیایی از طریق یک داکت به کوره وارد می‌شود اما در تکنولوژی جدید ورود این گاز با استفاده از دو داکت مجزا، انجام می‌شود، بنابراین از یک‌سو یکنواختی و هموژنی گاز احیایی را افزایش می‌دهد و از سوی دیگر می‌توان کنترل آن را بیشتر از روش‌های قبل در اختیار داشت.به گفته وی، در روش‌های قدیمی تولید آهن اسفنجی، 3 کلوخه‌شکن بالایی، میانی و پایینی استفاده می‌شود؛ در حالی که در روش پرد (PERED)، یکی از کلوخه‌شکن‌ها حذف شده‌اند. وی افزود: همچنین در روش‌های معمول، گندله به‌صورت اختاپوسی به کوره تزریق می‌شد. اما در طرح جدید پرد (PERED)، لوله تغذیه دیگری برای ورود گندله در مرکز کوره نیز تعبیه شده است. این امر موجبات یکنواختی و تامین یکنواخت خوراک را فراهم می‌کند و در نهایت کارآیی را افزایش خواهد داد. همین موضوع نیز، می‌تواند یکی از عواملی باشد که زمینه را برای حذف یکی از کلوخه‌شکن‌ها مهیا می‌کند.

مدیر عامل شرکت MME در ایران تصریح کرد: در روش میدرکس از لوله‌هایی با قطر 8 اینچ به‌عنوان ریفورمر استفاده می‌شود. اما در طرح جدید برای پلنت‌های 800 هزار تنی، این قطر تا 10 اینچ افزایش یافته است که موجبات کاهش تعداد لوله‌ها را فراهم می‌کند و اندازه نهایی محفظه ریفورمر هم کوچک‌تر می‌شود.وی گفت: در روش جدید از کاتالیست منحصر به‌فردی استفاده می‌شود. این کاتالیست، شکست گازهای احیایی را تسریع می‌کند و طول عمر بیشتری نیز دارد. وی افزود: در طرح جدید تولید آهن اسفنجی برای پلنت‌های 800 هزار تنی، رکوپراتور (سیستم بازیاب حرارتی) به‌صورت معکوس نصب شده است. نحوه نصب تجهیز یاد شده، این امکان را فراهم می‌آورد تا در زمان تعمیر تجهیزات، باندل‌ها با سهولت بیشتر و طی زمان کمتری از رکوپراتور خارج شوند.مدیر عامل شرکت MME در ایران خاطرنشان کرد: در روش پرد (PERED)، فضای خالی بالای کوره کم شده است و ارتفاع کوره نیز به‌علت تفاوتی که در نوع تزریق شارژ انجام شده ، کوتاه‌تر شده است. داکت جانبی خروجی گاز به دو داکت از روی سقف تغییر یافته است.وی گفت: اما در کوره‌های میدرکس خنک کردن کوره به‌صورت نقطه‌ای و سپس درخت کریسمس انجام می‌شود. اما در روش پرد (PERED)، خنک‌کنندگی از طریق خط محیطی انجام می‌شود. بنابراین خنک‌کاری در روش جدید از توزیع، اثرگذاری و کارآیی بیشتری برخوردار است. کرباسچی با بیان اینکه ریفورمر از تزریق بخار بهره می‌برد و کنترل پارامترهای ریفورمینگ را بهتر کرده است، افزود: با استفاده از تزریق گاز در ناحیه میانی کوره، بهره وری افزایش پیدا می‌کند. اختلاف‌های دیگری نیز وجود دارد که در بخش‌های مختلف کوره و در راستای بهبود عملکرد ایجاد شده است.

وی باتاکید بر اینکه تمامی موارد یاد شده در نهایت موجبات بهبود فرآیند احیا را در این ابداع جدید فراهم می‌آورند، تصریح کرد: تغییرات ایجاد شده مزیت‌هایی را به‌دنبال دارند. کاهش میزان سرمایه‌گذاری اولیه یکی از مهم‌ترین مزیت‌های روش پرد به‌شمار می‌رود؛ همچنین نباید از توجه به این نکته غافل بود که سرمایه مصرف شده نیز در داخل کشور استفاده خواهد شد و موجبات رونق هر چه بیشتر صنایع داخلی را فراهم می‌آورد. به گفته وی، در طرح جدید انتظار می‌رود که دما کاهش یابد و از حجم ورود گازهای آلاینده به اتمسفر کاسته شود. بنابراین، در راستای حفظ محیط زیست موثر خواهد بود. این طرح به افت مصرف آب، برق و گاز منجر می‌شود و بهبود شاخص‌های مصرف انرژی را دربر خواهد داشت. در نهایت نیز انتظار می‌رود تا از هزینه تعمیر و نگهداری در این روش، کاسته شود. ام ام‌ای به‌عنوان یک شرکت مهندسی در آلمان با سابقه‌ای ۲۰ساله جایگاه مهمی را در اروپا به خود اختصاص داده است. همچنین به‌دلیل پیشینه مثبت و تعلق داشتن به سازمان ایمیدرو بالاترین جایگاه را در صنایع معدنی و فولادی داراست. البته این شرکت همچنین عنوان کرده که در بخش معادن و ساخت آهن و فولاد و متالورژی ثانویه تا ریخته‌گری مداوم و واحدهای نورد قابلیت اجرای پروژه و همکاری با شرکت‌ها را دارد.