تولید فولاد جزء حیاتی صنعتی شدن مدرن است و برای توسعه زیرساخت ها و رشد اقتصادی ضروری است. روش‌های سنتی تولید فولاد قرن‌هاست که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما نگرانی‌های روزافزون در مورد تخریب محیط‌زیست و کاهش منابع طبیعی باعث توسعه فناوری‌های سبز برای تولید فولاد شده است. در این تحلیل مقایسه ای به بررسی روش های سنتی و سبز تولید فولاد و بررسی مزایا و معایب آنها می پردازیم. به طور خاص، ما رویکارخانه های فولاد ایران تمرکز خواهیم کرد.
“کارخانه‌های ذوبِ آهن و فولاد، در پیشرفت صنعت فولاد کشور تاثیر زیادی داشته‌اند. در ایران، به‌دلیل داشتن منابع معدنی فراوان، کارخانه‌های متعددی در حوزه فولاد احداث شده و محصولات متنوع فولادی را تولید می‌کنند. کارخانجات ذوب‌آهن و فولاد ممکن است از صفرتاصد مراحل تولید یک محصول را انجام دهند یا اینکه ممکن است برای تولید مقاطع فولادی مورد نظر خود، مواد اولیه را از سایر کارخانه‌ها خریداری کنند. بر اساس آمارهای ارائه شده توسط انجمن جهانی فولاد، کشور ایران در سال ۲۰۲۱، بین ده کشور برتر تولیدکننده فولاد جهان قرار گرفت، که این موفقیت را مرهون تلاش‌ها و فعالیت‌های کارخانه‌های ذوبِ آهن و فولاد است.”
روش های تولید سنتی فولاد
روش‌های سنتی تولید فولاد به قرن هفدهم برمی‌گردد و معمولاً شامل فرآیندی به نام «فرایند بسمر» می‌شود. این فرآیند شامل حرارت دادن سنگ آهن و مخلوط کردن آن با سنگ آهک بود که سپس هرگونه ناخالصی را از بین می برد. سپس آهن حاصل را در یک کوره ریخته و با آهن خام مذاب مخلوط کردند تا فولاد ایجاد شود. روش دیگری به نام «فرایند فضای باز» شامل حرارت دادن سنگ آهن در یک کوره بزرگ و سپس افزودن ضایعات فلزی به مخلوط برای ایجاد آلیاژ فولاد بود. هر دوی این روش ها زمان بر و کار فشرده بودند و به کارگران ماهر برای نظارت بر فرآیند و اطمینان از کیفیت فولاد تولید شده نیاز داشتند. علیرغم ظهور روش های مدرن تر، برخی از تکنیک های سنتی تولید فولاد امروزه هنوز در عملیات در مقیاس کوچک مورد استفاده قرار می گیرند.
مزایا، معایب و اثرات زیست محیطی روش های سنتی تولید فولاد
روش‌های سنتی تولید فولاد که به عنوان فرآیند کوره اکسیژن پایه (BOF) نیز شناخته می‌شود، بیش از یک قرن است که مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنان روش غالب تولید فولاد در سطح جهان است. یکی از مزیت های اصلی BOF مقرون به صرفه بودن و کارایی آن در تولید حجم زیاد فولاد است. با این حال، این فرآیند دارای چندین معایب است، از جمله مصرف انرژی بالا، انتشار گازهای گلخانه ای، و تولید آلاینده های سمی از جمله دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد. فرآیند BOF همچنین بر استفاده از منابع تجدیدناپذیر مانند زغال سنگ متکی است که به کاهش منابع طبیعی کمک می کند. به طور کلی، روش‌های سنتی تولید فولاد تأثیر زیست‌محیطی قابل توجهی دارند و در بلندمدت پایدار نیستند. در نتیجه، علاقه فزاینده ای به روش های جایگزین مانند کوره قوس الکتریکی (EAF) و فناوری های مبتنی بر هیدروژن که اثرات زیست محیطی کمتری دارند و پایدارتر هستند، وجود دارد.
روش های تولید فولاد سبز
روش‌های تولید فولاد سبز به تکنیک‌ها و فناوری‌هایی اشاره دارد که برای به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی تولید فولاد طراحی شده‌اند. این روش‌ها معمولاً بر کاهش انتشار کربن و مصرف انرژی تمرکز می‌کنند، در حالی که ضایعات را به حداقل می‌رسانند و استفاده از مواد پایدار را ترویج می‌کنند. برخی از روش‌های متداول تولید فولاد سبز شامل استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی، استفاده از مواد بازیافتی، بهینه‌سازی فرآیندهای تولید برای کاهش مصرف انرژی و جذب و استفاده مجدد از انتشار دی اکسید کربن است. این روش‌ها اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کنند زیرا جهان به دنبال کاهش ردپای کربن و گذار به سمت اقتصاد پایدارتر و کم کربن است.
مزایا، معایب و اثرات زیست محیطی روش های سبز تولید فولاد
روش های سبز تولید فولاد دارای مزایای متعددی از جمله کاهش انتشار کربن، کاهش مصرف انرژی و بهبود پایداری صنعت فولاد است. با استفاده از مواد بازیافتی و منابع انرژی تجدید پذیر، این روش ها می توانند اثرات زیست محیطی تولید فولاد را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. با این حال، معایبی نیز وجود دارد، مانند هزینه های بالاتر و کاهش راندمان در مقایسه با روش های سنتی تولید فولاد. قیمت تیرآهن امروز در بنگاه نیز ممکن است تحت تأثیر هزینه های بالاتر مرتبط با تولید سبز باشد.
“قیمت تیرآهن، همواره به خاطر حجم تقاضای زیاد برای خرید آن، دارای نوسان بوده است و کمتر دیده شده که نرخ تیرآهن به ثبات برسد. شما می‌توانید با در نظر گرفتن عواملی مانند: فصل خرید، نرخ تیرآهن در بازار داخلی و داخلی کارخانه مورد نظر، میانگین حجم تقاضا تیرآهن در بورس کالا، به طور تقریبی قیمت این محصول فولادی را پیش‌بینی کنید؛ اما در اکثر اوقات به خاطر دخالت عوامل جانبی مانند: نرخ دلار و تحریم‌ها در قیمت گذاری تیرآهن، نمی‌توان نرخ درستی را برای آن در نظر گرفت.”
از جنبه مثبت، مزایای زیست‌محیطی روش‌های سبز ممکن است منجر به افزایش تقاضا برای فولاد تولید شده پایدار شود، که در نهایت می‌تواند منجر به کاهش قیمت آهن با استقبال گسترده‌تر این روش‌ها شود.
مقایسه هزینه تولید فولاد سنتی در مقابل سبز
هزینه تولید فولاد سنتی در مقابل فولاد سبز می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. تولید فولاد سنتی معمولاً شامل استفاده از سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ و گاز طبیعی است که می‌تواند منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای بالا و آسیب‌های زیست‌محیطی شود. در نتیجه، تولید فولاد سنتی می‌تواند هزینه‌های قابل توجهی را در رابطه با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تلاش‌های اصلاح محیطی به همراه داشته باشد. از سوی دیگر، روش‌های تولید فولاد سبز مانند فولادسازی مبتنی بر هیدروژن یا فناوری کوره قوس الکتریکی (EAF) می‌تواند به میزان قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه‌ای و هزینه‌های مرتبط را کاهش دهد. در حالی که تولید فولاد سبز ممکن است به سرمایه گذاری های اولیه مهم تری نیاز داشته باشد، به دلیل کاهش هزینه های مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای و مشوق های بالقوه دولت برای شیوه های پایدار، می تواند در درازمدت موجب صرفه جویی در هزینه ها شود. در نهایت، هزینه تولید فولاد سنتی در مقابل فولاد سبز به طیفی از عوامل از جمله مقیاس تولید، هزینه‌های ورودی و روش‌ها و فناوری‌های خاص مورد استفاده بستگی دارد.
سخن پایانی
در پایان، تحلیل مقایسه ای روش های تولید فولاد نشان داده است که فناوری های سنتی و فناوری های سبز دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. در حالی که فناوری‌های سنتی سال‌هاست که مورد استفاده قرار گرفته‌اند و اثربخشی خود را ثابت کرده‌اند، اما با نگرانی‌های زیست‌محیطی متعددی مانند انتشار گازهای مضر و آلاینده‌ها همراه هستند. از سوی دیگر، فناوری های سبز برای رفع این نگرانی ها و ارائه روش های پایدارتر و سازگار با محیط زیست برای تولید فولاد توسعه یافته اند. با این حال، آنها هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند و به دلیل هزینه های بالاتر و محدودیت های تکنولوژیک هنوز به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار نگرفته اند.