«ریسایکلینگ» در صنعت فولاد از اهمیت بالایی برخوردار است

کارشناسان و فعالان صنعت فولاد ایران همچنین معتقدند بهترین راهکار برای صنایع فولادی ایران که با بحران کم آبی روبه‌رو است صرفه‌جویی در مصرف و استفاده از روش «ریسایکلینگ» یا همان بازگرداندن آب به سیستم است که در این زمینه نیز برخی واحدهای فولادسازی طرح‌هایی ارائه کرده و در حال اجرای آن هستند. 

در ادامه، بخشی از گزارش گروه تخصصی مدیریت و بهینه‌سازی انرژی پژوهشکده دانشگاه صنعتی شریف را که با عنوان «کاربرد مدل بهینه‌سازی برای ارزیابی و تحلیل توسعه صنعت فولاد با توجه به محدودیت‌های آب و انرژی در کشور» تهیه شده، خواهید خواند.

فولاد به عنوان یکی از صنایع به شدت انرژی بر در جهان است. در سال ۲۰۰۷ میلادی صنعت فولاد و آهن سهم ۲۱درصدی از مصرف انرژی نهایی در جهان داشته و به این ترتیب دومین صنعت پرمصرف انرژی در جهان شناخته شده است. این درحالی است که سهم مصرف انرژی در این بخش در هر کشوری متفاوت است. 

به عنوان مثال، در ایالات متحده امریکا ۲درصد انرژی در صنعت تولید آهن و فولاد مصرف می‌شود. 

همچنین براساس آمار موجود، انرژی دومین نهاده هزینه بر تولید فولاد بعد از نیروی‌انسانی است. 

سهم انرژی در هزینه تمام‌شده فولاد در یک سیستم یکپارچه این صنعت از سنگ‌آهن، حدود ۳۰درصد هزینه تمام شده است. همچنین صنعت فولادسازی جزو پرمصرف‌ترین صنایع جهان طبقه‌بندی شدند. براساس پژوهش‌های انستیتوی فولاد و آهن امریکا (IAIS) بعد از آهن و انرژی، آب یکی از مواد مهم در این صنعت است. 

البته امروزه مصرف واحد آب‌بر در صنعت فولاد کمتر از نصف مصرف آن در ۲۰ سال گذشته است. بیش از ۹۵درصد از آب برای فولاد به منظور «سیرکولاسیون» در داخل کارخانه مصرف شده و بیشترین میزان آب به سمت منبع و در برخی موارد حتی پاک‌تر از قبل بازمی‌گردد. البته نوع فولاد تولیدی، شکل و بازده تجهیزات کارخانه در میزان آب مورد نیاز اثرگذار هستند. 

در مجموع آب در صنعت فولاد به عنوان خنک‌کننده تجهیزات، کوره‌ها و تغییر شکل متوسط، تمیزکاری برای جداسازی و حذف ذرات گرد و غبار از محصولات فولاد، منابع بخار متوسط برای روغن‌کاری، تمیزکاری حلال‌ها و اسکراب‌های مرطوب برای کنترل آلودگی هوا استفاده می‌شود. 

با توجه به محدود بودن منابع آب و انرژی و همچنین لزوم کاهش آلایندگی، نیاز است تا تدابیری برای کاهش مصرف آب و انرژی و تولید آلایندگی در تمامی بخش‌های زندگی بشر در دستور کار قرار گیرد. در این میان صنعت فولاد به عنوان یکی از انرژی‌برترین و پرمصرف‌ترین صنایع در زمینه آب نیز از این قاعده مستثنا نیست. انتخاب روش‌های مختلفی که در واحدهای یک مجتمع فولادسازی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، باید با توجه به منابع در دسترس و میزان آلایندگی آنها و ظرفیت مورد انتظار مجتمع فولاد تعیین شود. همچنین باید از فناوری‌هایی استفاده شود که مصرف آب و انرژی کمی داشته باشد.

در ابتدای این گزارش می‌توانیم به روش‌های تولید فولاد و بخش‌های مختلف آن بپردازیم. به طور کلی ۴ روش برای تولید فولاد یعنی روش کوره بلند (کنورتور اکسیژنی)، احیای ذوبی (کنورتور اکسیژنی)، احیای مستقیم (کوره قوس الکتریکی) و قراضه (کوره قوس الکتریکی) وجود دارد. در این میان روش‌های کوره بلند و احیای مستقیم بیشترین حجم روش‌های تولید فولاد جهان را به خود اختصاص داده‌اند. 

روش‌های تولید فولاد براساس ماده اولیه به ۲ دسته تولید با استفاده از سنگ‌آهن و تولید بر اساس قراضه تفکیک می‌شود. انتخاب هریک از این مواد به عنوان ماده اولیه، فرآیند ویژه‌ای را برای تولید فولاد به دنبال دارد. 

تولید فولاد از طریق کوره بلند مزیت‌های بسیاری دارد که تاکنون هیچ روشی نتوانسته جایگزین آن شود. 

اما به دلایل مختلفی از جمله کاهش میزان زغال‌سنگ کک‌شو و مسائل زیست‌محیطی روش جدید احیای آهن مورد توجه قرار گرفته که از آنها با عنوان روش‌های احیای‌مستقیم یاد می‌کنند. 

این روش نخستین‌بار از سوی پژوهشگران امریکایی و مکزیکی انجام شد. 

در این روش که به طور معمول از گاز طبیعی که ارزش حرارتی طبیعی آن پایین‌تر از کک است واکنش‌های احیا در دمای پایین‌تر از نقطه ذوب انجام می‌شود. 

اما باید گفت مشکل احیا در دمای پایین، سرعت کم واکنش احیا را به دنبال دارد زیرا در دمای پایین واکنش شکستن گاز و تولید گازهای احیاکننده منواکسیدکربن انجام نمی‌شود.

این گزارش می‌افزاید: مصارف مورد نیاز در بخش‌های مختلف صنعت فولاد، بسیار متفاوت بوده و تخمین کل آب مصرفی یک مجتمع فولادی نیازمند اطلاعات دقیق و جزئی از تک تک بخش‌های موجود در آن است. 

درباره ظرفیت‌های کاهش مصرف آب، انرژی و تولید آلایندگی در روش‌های همچون روش میدرکس و کوره قوس الکتریکی نیز می‌توان گفت تحلیل جریان انرژی در یک مجموعه، مستلزم شناسایی حدود آن و اعمال قوانین اساسی بر آن است. 

اگر مجموعه مورد بررسی کوچک باشد انجام این کار آسان است اما پیاده‌سازی‌اش در واحدهای صنعتی که بیشتر آنها از تعداد زیادی اجزا و واحد تشکیل شده و ارتباط پیچیده‌ای بین آنها وجود دارد، بسیار مشکل است بنابراین باید از یک روش سیستماتیک پیروی کرد. تراز انرژی، ابزار مفیدی برای شناسایی قانونمندی حاکم بر جریان انرژی در سیستم و تحلیل عوامل موثر بر آن به شمار می‌آید که به کمک آن می‌توان تاثیر موارد مهمی همچون تغییر در ترکیب شیمیایی جریان مواد و... را بررسی کرد. به عبارت بهتر با استفاده از تراز انرژی می‌توان ارتباط بین جریان‌ها را از منابع اولیه تا مصرف‌کنندگان نهایی شناسایی کرده و تمامی عوامل مرتبط در جریان‌های انرژی موجود در فرآیندها و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر را بررسی کرد. 

به عنوان مثال بررسی جریان آب در کوره قوس الکتریکی را می‌توان اینگونه شرح داد: اتلاف آب در کوره قوس الکتریکی به طور عمومی از طریق نشت آب و همچنین تبخیر آن رخ می‌دهد. باقیمانده آب خروجی نیز دوباره به کوره وارد شده و استفاده می‌شود. تغییرات این کوره‌ها که از دهه ۱۹۶۰میلادی آغاز شده تاکنون سبب کاهش زمان چرخه عملکرد کوره و کاهش شدن مصرف الکترود و... شده است. 

با توجه به اهمیت مدیریت مصرف انرژی، آب و مواد معدنی و انتشار آلاینده‌های زیست‌محیطی در صنایع بزرگ و انرژی‌بر، شناخت عوامل اثرگذار و رفتار آنها در عملکرد صنعت مورد مطالعه و درک عمیق از اجزای درونی و ارتباط آنها با یکدیگر برای سازماندهی اقدامات مشخص و نیل به اهداف تعیین شده ضروری است.

به گزارش استیل ایران به نقل از گسترش صمت، یک کارشناس فولاد نیز درباره میزان مصرف آب و انرژی در صنعت فولاد ظهار کرد: با توجه به کمبود منابع آبی در ایران، باید کارخانه‌های فولادسازی در کنار دریاها تاسیس شوند. این موضوع باید در زمان جانمایی صنایع فولادی مورد توجه قرار می‌گرفت. لازم به یادآوری است که در چند سال اخیر بحران شدیدی در منابع آبی کشور احساس می‌شود. 

رضا زائرحیدری معتقد است باید توسعه صنایع فولادی در آینده در کنار آب انجام شود. البته یکی دیگر از راهکارهایی که در شرایط امروزی و کمبود منابع آبی می‌تواند در نظر گرفته شود استفاده از فناوری و تجهیزات نوین است. 

در شرایط کنونی شاهد ساختن برج‌های خنک‌کننده‌ای هستیم که به شکل خشک و بدون استفاده از آب کار می‌کنند. 

به گفته زائر حیدری «بازگرداندن آب به سیستم» یا «ریسایکلینگ» در صنعت فولاد از اهمیت بالایی برخوردار است. 

در این روش کل آب مصرف شده دوباره به سیستم بازگردانده می‌شود. 

در ایران سیستم بازگرداندن آب‌های شهری برای مصارف صنعتی مورد توجه قرار گرفته و استفاده می‌شود زیرا تمایلی برای استفاده از آب فاضلاب برای صنایع کشاورزی وجود ندارد. 

به گفته این کارشناس فولاد، بیشتر صنایع فولادی ایران در مناطق نیمه خشک و حتی کویری مانند یزد و اردکان یا استان اصفهان که میزان بارندگی در آن پایین است قرار گرفته‌اند و این درحالی است که در کشورهای حاشیه خلیج‌فارس کل صنایع فولاد از آب دریا تغذیه می‌کنند. بنابراین می‌توان گفت شرایط بسیار ویژه‌ای بر صنایع فولادی ایران حاکم است و بهترین راه صرفه‌جویی در استفاده از منابع آبی بوده و تا جایی که امکان‌پذیر است باید مورد توجه قرار گیرد. 

زائرحیدری در ادامه گفت: اقدامات بسیاری برای کاهش مصرف آب انجام می‌شود که از آن جمله می‌توان به بازگرداندن آب به سیستم اشاره کرد. در این زمینه برخی از واحدهای فولادی ایران طرح‌هایی برای سیستم ریسایکلینگ یا بازگشت آب به مجموعه خود در دستور کار قرار داده و فعالیت‌هایی در این زمینه انجام داده‌اند.