آهن اسفنجی یا قراضه؟ کدام برای تولید فولاد بهتر است؟

از آن زمان که بشر به تولید فولاد برای استفاده در سازه‌های فلزی روی آورده است، تا به همین امروز، شاهد افزایش تقاضا برای تولید آن هستیم. در حقیقت به تدریج نیاز به بکارگیری فولاد بیشتر و بیشتر شده و به دنبال آن تکنولوژی‌های مورد استفاده در رابطه با ساخت و پرداخت آن نیز طراحی و اجرا شده‌اند. این تکنولوژی‌ها نیاز به مواد اولیه‌ی متفاوتی مانند آهن اسفنجی، قراضه ها یا سنگ آهن دارند. اما استفاده از کدام منبع برای تولید فولاد بهتر از سایرین است؟ آیا استفاده از ضایعات آهن ارجحیت دارد یا آهن اسفنجی؟

ما در این مطلب سعی کرده‌ایم به مقایسه‌ی قیمت و مزایای استفاده از آهن اسفنجی به جای قراضه بپردازیم.

مختصری در مورد تکنولوژی‌های ساخت

در سال‌های اخیر دو تکنولوژی عمده در تولید آهن و چدن مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• روش استفاده از کوره‌ی بلند موسوم به احیای غیر مستقیم
• روش استفاده کوره‌ی قوس الکتریکی موسوم به احیای مستقیم

اساسا در این دو روش، سنگ آهن یا همان اکسید آهن را احیا می‌کنند تا اکسیژن موجود در آن خارج شده و به آهن با درصد خلوص بیشتر دسترسی پیدا کنند. در تکنولوژی احیای غیر مستقیم، سنگ آهن، کک و آهک را به کوره‌های بلندی وارد کرده و در نهایت از آن، آهن خام بدست می‌آید. در ادامه آهن خام را به فولاد تبدیل کرده و ناخالصی‌ها را از آن جدا می‌کنند.

اما در احیای مستقیم قراضه‌ها و ضایعات آهن، یا آهن اسفنجی را به کوره‌های قوس الکتریکی وارد می‌کنند. در اغلب اوقات این روش را به احیای غیرمستقیم ترجیح می‌دهند، زیرا می‌توان گفت هزینه و زحمت کمتری دربردارد. هم‌چنین شواهد حاکی از آن است که در کوره‌های قوس سرعت تولید بالاتر بوده، در حالی که آلودگی کمتری نیز ایجاد می‌کنند.

 

اما در ایران از کدام روش و چه وسایل و ابزاری برای تهیه‌ی فولاد استفاده می‌کنند؟

در کشور ما به دلیل کمبود قراضه‌ی آهن، استفاده از آهن اسفنجی و کوره‌های قوس برای تولید فولاد متداول‌تر است. البته در برخی کارخانه‌ها نیز از آهن قراضه برای این امر استفاده می‌کنند. اما اگر محدودیت منابع نداشته باشیم، کدام ماده‌ی اولیه برای استفاده در این کوره ارجحیت دارد؟

در زیر سعی می‌کنیم اطلاعاتی برای تصمیم گیری در این مورد، در اختیار شما قرار داده و در نتیجه تصمیم بهتری اتخاذ کنیم.

 

تصویر ا- استفاده از کوره‌ی برقی (قوس الکتریکی) برای ذوب قراضه‌ها یا آهن اسفنجی

 

آهن گالوانیزه و ضایعات گالوانیزه چیست؟

آهن و فولاد، دو فلز بسیار پر کاربرد در وسایل و ابزار متداول در زندگی انسان هاست. تمامی قسمت‌های تکنولوژی، صنایع، ابزار و تجهیزات ساختمان‌ها و بسیاری اجزای دیگر در زندگی ما وابسته به آنها است. اما خطر خوردگی و اکسایش این مواد فلزی را تهدید و آسیب پذیر کرده است. از این رو بشر به فکر ابداع راه‌های مختلفی برای محافظت از این محصولات افتاده است. نتیجه‌ی تحقیقات و تلاش‌ها به ساخت نوعی آهن روکش‌دار موسوم به آهن گالوانیزه انجامیده است. با ما همراه باشید تا خصوصیات این ماده و ضایعات گالوانیزه را برای شما شرح دهیم. ضایعات گالوانیزه را در بین ضایعات آهن در مراکز جمع‌آوری و خرید قراضه‌ها، انبار و آماده‌ی فراوری می‌کنند.

 

آهن گالوانیزه چیست؟

به یک ورقه‌ی آهنی یا فولادی که با روکشی از جنس روی پوشانده شده باشد، گالوانیزه می‌گویند. فایده‌ی استفاده از این روکش، محافظت لایه‌های زیرین و جلوگیری از زنگ زدگی آن است. بصورتی که حتی اگر پوشش آن بعد از مدتی به هردلیلی از بین برود، لایه‌ی زیری زنگ نمی‌زند. بنابراین پوششی مناسب برای لوله‌های آب و مانند آن هستند.

برای تولید گالوانیزه، ورقه‌های نازکی از جنس آهن را در مخزنی حاوی روی مذاب فرو می‌برند تا سطح آن را بپوشاند. سپس آن را بیرون می‌آورند و آهن گالوانیزه  یا آهن سفید تشکیل می‌شود. ویژگی حائز اهمیت در این محصول، حفظ ساختار ماده در برابر افساد و به بیان بهتر زنگ زدن است که در طول مدت کوتاهی فلز را شکننده و آسیب پذیر خواهد کرد.

به عملیات تولید ورق‌های گالوانیزه، گالوانیزاسیون یا آبکاری گالوانیزه سرد و گرم گفته می‌شود. این نام، دو روش کلی برای تولید این محصول را توضیح می‌دهد. در روش آبکاری گالوانیزه‌ی گرم، قطعه‌ی آهنی و فولادی مورد نظر را وارد مخزنی حاوی روی مذاب می‌کنند. دمای این مایع، تا 460 درجه‌ی سانتی گراد نیز می‌رسد. این روکش روی، با اکسیژن و کربن واکنش داده و یک لایه‌ی بسیار مقاوم را ایجاد می‌کند.

در آبکاری گالوانیزه‌ی سرد، باید روی را به صورت نمک، در درون یک محلول اسیدی یا آبی حل کنند. سپس محلول حاصل را به قطعه‌ی آهنی یا فلزی مورد نظر اسپری می‌کنند.

ضخامت لایه‌ی روی، بر روی قطعه آهنی یا فولادی در آبکاری گرم حدود 4 تا 5 برابر روش دیگر است. بنابراین قطعاتی که با آبکاری گرم ساخته می‌شوند، بیشتر برای بکارگیری در محیط‌های باز و خارج ساختمانی مفید هستند. زیرا مقاومت این محصولات در برابر خوردگی بسیار بیشتر است.

 

 

تصویر1- گالوانیزاسیون یا عملیات تولید آهن گالوانیزه چیست؟

 

استفاده از کوره‌های القایی بدون هسته در بازیافت ضایعات فلزی

ضایعات و زباله‌ها، از ابتدای زندگی بشر، جزء جدا نشدنی زندگی‌ها بوده‌اند و سالانه خیل عظیمی از این ضایعات در سراسر جهان تولید و به زباله‌دانی‌ها سپرده می‌شوند. این مساله آلودگی کره‌ی زمین و منابع طبیعی را بیش از پیش در معرض خطر قرار می‌دهد. علاوه بر آن، میزان منابع و معادنی که برای این ساخت مواد مصرف می‌شوند، محدود بوده و نیازمند دقت در تولید زباله‌ها و ضایعات فلزی است. مساله‌ای که امروزه برای رفع این مشکلات مطرح شده و بسیاری از جوامع جهانی به خوبی از آن استقبال کرده‌اند، بحث بازیافت زباله‌ها و ضایعات فلزی است. در این مطلب به چگونگی بازیافت ضایعات  توسط کوره‌های القایی بدون هسته خواهیم پرداخت.

معرفی کوره‌های القایی بدون هسته

این کوره‌ها از انواع کوره‌های مختلفی هستند که برای ذوب و استفاده‌ی مجدد از ضایعات فلزی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. وجود ویژگی‌های خاصی در این نوع کوره‌ها، استفاده‌ی گسترده‌تر از آن‌ها را نسبت به دیگر انواع موجود، توجیه می‌کند.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد در این کوره‌ها، حرکت حمام فلزی نامیده می‌شود، بدین معنا که مواد مذاب در درون کوره حرکت‌های حلقوی خاصی را تحت اثر میدان مغناطیسی موجود، خواهند داشت. این حرکت، در اساس به قدرت کوره و فرکانس عملیاتی آن بستگی دارد.

اما چرا این ویژگی برای بازیافت ضایعات به نحو مطلوب اهمیت دارد؟ زیرا حرکت حمام سبب می‌شود تا گدازه‌های درون کوره، چه از نظر ترکیب و چه از نظر دمای آزاد شده، به خوبی همگن و یکنواخت شوند. این حرکت درست مانند یک همزن برقی عمل کرده و در زمانی که ضایعات فلزی اندازه‌ی ریز داشته یا از جنس‌های متفاوت هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

فناوری‌های جدیدتر در ساخت کوره‌های القایی بدون هسته، این امکان را فراهم آورده‌اند تا یک کوره‌ی القایی با فرکانس قابل تنظیم در دسترس باشد. تغییرات فرکانس عملکردی کوره سبب می‌شود در انتخاب قدرت گرمایش کوره و تنظیم شدت حرکت حمام آزادی عمل بیشتری داشته باشیم.

مزیت این کوره‌های جدید ورود مستقیم گرما به فلز است، در شرایطی که وجود حرکت حمام نیز از جهش قابل توجه دمایی در بخش‌های مختلف کوره جلوگیری می‌کند. با وجود قابلیت کنترل دقیق دما و فرایند ذوب، می‌توان موارد دیگری را به عنوان مزیت برای آن‌ها برشمرد. از جمله: تلفات ذوب کم، کاهش آلودگی محیط زیست و محیط کار، آنالیزهای بسیار پایدار و دقیق و راندمان انرژی بالادر بازیافت ضایعات فلزی.

حتی می‌توان از مبدل فرکانس پیشرفته در کنار کوره‌های با فرکانس متوسط استفاده کرد و تا حد زیادی با کنترل دیجیتالی این کوره‌ها، به مهندسی فرایند به نحو دلخواه در بازیافت ضایعات پرداخت.

 

چرا باید ضایعات فلزات را بازیافت کنیم؟

سالانه میزان قابل توجهی از منابع و هزینه‌های در دسترس یک کشور صرف ساخت محصولات مورد نیاز مردم و صنایع می‌شود. اگر بخواهیم همه‌ی این منابع را فقط یک بار مصرف کنیم، علاوه‌بر اختصاص هزینه‌ی زیاد، باید بگوییم شدت مصرف منابع به حدی زیاد خواهد شد که در آینده با کمبود منابع مورد نیاز و محدودیت‌های فراوانی که به دنبال دارد، روبرو می‌شویم.پس یک الزام حتمی در استفاده از سرمایه‌های ملی و تجدید ناپذیر کشور، از جمله فلزات، برنامه‌ریزی برای استفاده‌ی مجدد از آن‌هاست. چیزی که در چندین سال اخیر با نام بازیافت، دغدغه‌ی خیلی از کشورهای قرن حاضر شده است. طبیعی است که کشور ما هم از این قائده مستثنی نبوده و برنامه‌ریزی‌های خاصی برای بازیافت ضایعات فلزی و غیر فلزی در نظر گرفته است.

بازیافت و جمع‌آوری قراضه‌ های مورد نیاز برای فراوری مجدد، نیازمند تجهیزات و آگاهی‌بخشی موثر در این زمینه است. در این مقاله سعی می‌کنیم شما را تا حدودی با روندی که باید در مسیر بازیافت ضایعات فلزی در پیش گرفت، آشنا کنیم. این اطلاعات به شما کمک می‌کند تا در پیشرفت کشور خود و صرفه‌جویی در منابع مصرفی به طرز موثری سهیم باشید!

مرحله اول: جمع‌آوری ضایعات

اولین اقدام در راه بازیافت یا فراوری مجدد مواد فلزی، جمع‌آوری قراضه‌ های فلزیست. قراضه به بیان ساده به قطعات فلزی غیر قابل استفاده گفته می‌شود که قبلا برای ساخت محصولات متعدد در کارخانه‌ها به کار گرفته شده است. این مواد را می‌توان از طریق همان کارخانه‌ها، صنایع مرتبط، یا حتی خانه‌های مردم دوباره جمع‌آوری کرد.

این گردآوری در ادامه نیازمند تفکیک قراضه‌ های فلزی به انواع جنس‌های مختلف است، به این معنا که ضایعات آلومینیوم، آهن و مس باید از هم جدا شوند. همین مساله برای سایر فلزات و آلیاژهای فلزی نیز صدق می‌کند. جداسازی لازمه‌ی بازیافت هر ماده‌ای برای استفاده‌ی بهینه در مراحل بعدی است.

 

عکس 1- جمع آوری ضایعات فلزی

چگونه می توانیم یک مرکز خرید و فروش ضایعات راه‌اندازی کنیم؟

جمع‌آوری و خرید و فروش ضایعات یک شغل مهم و با درآمد مناسب است که کمتر به آن توجه شده است. گفته می‌شود بیشتر افرادی که صرفا ضایعات و قراضه‌های فلزی یا غیرفلزی را جمع‌آوری کرده و می‌فروشند، در طول مدت معین قادر خواهند بود تا انبارهای خود را تاسیس کنند. نکته‌ی جالب توجه این است که شاید از دور اینگونه به نظر نرسد، اما خلاف چیزی که فکر می‌کنید، درآمد خوبی به این افراد تعلق خواهد داشت.

از طرفی صرف نظر از منافع مالی که در کار جمع‌آوری و خرید و فروش ضایعات وجود دارد، این کار یک الزام غیر قابل انکار برای محیط زیست، جامعه و اقتصاد است. بنابراین اگر می‌خواهید قدم در این شغل گذاشته و با سرمایه‌ای اندک نسبت به بسیاری شغل‌های دیگر، کار خود را شروع کنید، به شما پیشنهاد می‌کنیم که خواندن این متن را از دست ندهید.

تصویر 1- جمع‌آوری ضایعات فلزی برای خرید و فروش

جمع‌آوری ضایعات فلزی برای کسب درآمد

این فعالیت یکی از مهم‌ترین شغل‌های دنیا با کمک قراضه‌های فلزی است. برای مثال تصور کنید به طور مداوم از سنگ آهن و سایر منابع اولیه برای تولید ابزار و سازه‌های فلزی استفاده شود؛ در این صورت روزانه حجم زیادی از منابع اولیه مصرف شده و مقدار زیادی از زباله‌ها و قراضه‌های فلزی نیز توسط کارخانجات و مردم، دفع می‌شوند.

ساده است که این روند در مدت کوتاهی منجر به آلودگی محیط زیست با کوهی از زباله‌های فلزی می‌شود. به علاوه این که منابع مصرفی انسان بر روی کره‌ی زمین محدود و تمام شدنی است. منطقی‌ترین راه حل برای این معضل، استفاده‌ی مجدد از این مواد است. الزامی که وجود چنین شغلی (جمع‌آوری و خرید و فروش ضایعات) را توجیه‌پذیر می‌کند.

همانگونه که در بالا اشاره کردیم، این کار با درآمد مناسبی نیز همراه خواهد بود، به شرطی که موارد مورد نیاز را رعایت کنید. در حقیقت کارخانه‌هایی که به تولید متریال‌های فلزی می‌پردازند، یا کارخانه‌های فراوری و بازیافت مجدد ضایعات، حاضرند پول خوبی برای این مواد بپردازند. زیرا هزینه‌ی استفاده از سنگ آهن خام برای تولید آن متریال‌ها بسیار بیشتر خواهد بود.

خریدارهای ضایعات و آهن‌آلات، آن‌ها را با وسایلی نظیر وانت به انبارهای خود منتقل کرده و وقتی در حجم‌های 15 تا 20 تن جمع‌آوری شد، آن‌ها را به کارخانجات مربوط می‌فروشند. بخش اصلی درآمد کسب و کار در این قسمت حاصل می‌شود. کارخانه‌ها آهن‌آلات ضایعاتی را به قیمت خوبی می‌خرند تا پس از بازیافت، در صنابع خود بکار بگیرند.

 

مزایای جمع‌آوری و خرید و فروش ضایعات فلزی(قراضه)

 

• انجام یک کار بسیار مهم برای حفاظت محیط زیست از آلودگی خواهد بود.
• توانایی تولید درآمد مناسب را داراست.
• انعطاف پذیری برای پیگیری آن به صورت تمام وقت یا نیمه وقت ممکن است.
• امکان خود اشتغالی دارد.
• تقاضای ثابت دارد، بدون در نظر گرفتن اینکه اقتصاد خوب است یا بد.
• هزینه راه‌اندازی متوسطی نیاز دارد.

 

تصویر 2- جمع‌آوری ضایعات فلزی برای کسب درآمد

 

مراحل اساسی برای جمع آوری ضایعات فلزی

مرحله‌ی 1

در ابتدا باید یاد بگیرید که انواع قراضه از جمله فلزات آهنی و غیر آهنی را از هم تشخیص بدهید. منظور از فلزات غیر آهنی، مس، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، برنج، منیزیم، آلیاژها و سایر موارد هستند.

فلزات آهنی و غیر آهنی باید جداسازی شوند، بنابراین آشنایی با خصوصیات هر کدام و شناسایی آن‌ها مهم است. فلزات آهنی به طور معمول در محصولاتی مانند ماشین‌آلات منسوخ، اجاق گاز، یخچال و موتورهای اتومبیل یافت می‌شوند. در حالی که فلزات غیر آهنی معمولا در سیم‌های مسی و سیم کشی‌ها، وسایل برنجی، رایانه‌های قدیمی و... به کار گرفته می‌شوند.

 

برای مشاهده ی ادامه ی مطلب بر روی فلش کنار مطلب کلیک کنید.

مصرف قراضه در ذوب نسبت به آهن اسفنجی چه مزیتی دارد؟

در مقاله‌های قبلی به چیستی آهن اسفنجی، چگونگی تولید آن و کاربردهایش پرداختیم. هم‌چنین به این مساله اشاره کردیم که استفاده از آهن اسفنجی در ذوب و تولید فولاد مزایای متعددی دارد. اما سوال اینست که با وجود مزایا چرا در برخی کشورها همچنان استفاده از قراضه‌ برای تولید فولاد رواج دارد؟ آیا مصرف قراضه و ضایعات آهنی در ذوب مزیت خاصی نسبت به آهن اسفنجی دارد؟
 

تمام این سوالات ذهن مخاطب را به خود درگیر خواهد کرد. با ما در این مقاله همراه باشید تا این موضوع را به طور مختصر برایتان شرح دهیم.

 

بکارگیری قراضه برای تولید فولاد

کارخانه‌های ذوب مختلف از مواد متفاوتی برای ذوب و فراوری جهت تولید فولاد استفاده می‌کنند. از جمله‌ی این مواد اولیه می‌توان سنگ آهن خام، قراضه‌های آهنی یا آهن اسفنجی را نام برد. هرکدام از آن‌ها شرایط خاص خود و کوره‌ها و فرایندهای ویژه‌ی خود را نیاز دارند.

اما آنچه بدیهی است، این است که مصرف قراضه‌ آهن و یا آهن اسفنجی بر سنگ آهن خام مزیت دارد. زیرا هم مصرف منابع اولیه‌ی محدود را کاهش می‌دهد و هم به بازیافت ضایعات و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند. به علاوه در استفاده از این دو منبع، عملیاتی که در کوره صورت می‌پذیرد از سهولت بیشتری برخوردار است.

به همین دلایل، اکثر کشورهای دنیا از این دو منبع برای تولید فولاد مورد نیاز در کارخانجات مختلف استفاده کرده‌اند. البته هر یک از کشورها با توجیهات خاص خود از یکی از این دو منبع اولیه بیشتر استفاده می‌کنند. این توجیهات کاملا به منابع موجود در کشورها، کوره‌های در دسترس و تکنولوژی موجود در دست آن‌ها بستگی دارد. بطور مثال با اینکه استفاده از آهن اسفنجی در کشور ما موجه‌تر است، اما در کشوری مانند ترکیه، استفاده از قراضه‌های آهنی بهتر به نظر می‌رسد.

[ عکس 1- استفاده از قراضه‌ها برای تولید فولاد