فرآیند تولید فولاد سبز

فرآیند فولاد‌سازی تقریبا 7 الی 8 درصد کل گازهای گلخانه ای در سراسر جهان را تولید می کند، بنابراین صنعت فولاد سهم قابل توجهی در انتشار دی اکسید کربن دارد. در واقع فولاد سبز فولادی است که در ساخت آن کربن کمتری بکار رفته است.

فرآیند تولید فولاد سبز

هر روشی که با آن بتوان فولاد را با کربن کمتری ساخت، فرآیند تولید فولاد سبز نامیده می‌شود.
یکی از روش های کارآمد تولید فولاد سبز، احیای مستقیم سنگ آهن مبتنی بر هیدروژن است. این روش شامل کاهش شیمیای سنگ آهن جامد با استفاده از هیدروژن برای تولید یک محصول میانی به نام آهن اسفنجی است. سپس آهن اسفنجی به یک کوره قوس الکتریکی وارد شده و در آنجا ذوب می شود تا فولاد تولید گردد.
به جای سوزاندن ذغال سنگ کُک با کوره بلند سنتی، انرژی ورودی اصلی در طول این فرآیند، الکتریسیته است که انتشارات جوی را کاهش می دهد. چنانچه الکتریسیته از کربن کاهش یافته یا منبع سبز تامین شود، انتشار گازهای گلخانه ای به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
یک راه دیگرجهت کاهش تولید دی اکسید کربن و گازهای گلخانه ای در جاهایی که گاز به میزان مناسب موجود و در دسترس باشد، استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت به جای زغال سنگ می باشد.

تولید فولاد سبز در ایران

در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کشورهای تولیدکننده فولاد در جهان باید تا سال 2060 نسبت به بازبینی فرایندهای تولیدی خود اقدام کنند که ایران نیز از این قائده مستثنی نیست. از این رو سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو) پروژه ” امکان سنجی تولید فولاد سبز ” را با در نظرگرفتن پارامترهای فنی و اقتصادی، در دستور کار خود قرارداده است.
همکاری در زمینه تولید فولاد سبز در ایران در قالب یک تفاهم نامه بین ایمیدرو و شرکت‌های: ملی فولاد ایران، بین المللی مهندسی ایران (ایرتیک)، ایراسکو، فولاد مبارکه و فولاد خوزستان، معدنی و صنعتی چادرملو، معدنی و صنعتی گل گهر و سنگ آهن گهرزمین تهیه شده است.

میزان تولید دی اکسید کربن به ازای هر تن فولاد

قسمت اعظم آلایندگی در صنعت فولاد، مربوط به ذوب آهن می باشد و واحدهای نورد به علت استفاده از گاز طبیعی آلایندگی کمتری دارند، به طوری که به ازای تولید هر تن فولاد خام، 6 تا 18 کیلوگرم گاز دی اکسید کربن تولید می شود و نرخ تولید آهن به نوع و ترکیب بار کوره بستگی دارد.

کارخانه‌های فولاد از دو طریق تولید آلایندگی میکنند:
1- از طریق تولید گاز دی اکسید کربن کارخانه های ذوب ( مستقیم )
2- از طریق نیروگاه های برق ( غیر مستقیم )
کمترین میزان آلایندگی مربوط به کوره‌هایی است که تمام شارژ آنها از آهن قراضه تشکیل شده است. در این کوره ها به ازای هر تن فولاد خام 6.2 کیلوگرم گاز دی اکسید کربن تولید می‌شود. اگر بار کوره از 80 درصد آهن اسفنجی سرد تشکیل شده باشد، به ازای هر تن فولاد خام 18.1 کیلوگرم گاز دی اکسید کربن تولید می‌شود که سه برابر میزان مربوط به کوره ای با 100 درصد شارژ قراضه است. از سوی دیگر آهن اسفنجی 1.5 تا 2 درصد کربن دارد که موجب تولید گاز دی اکسید کربن می‌شود.
با توجه به این که که قراضه کافی در ایران وجود ندارد، می¬توان در کوره های قوس الکتریکی با فرآوری و پیش گرم کردن آن با گازهای دما بالای خارج شده از کوره، مصرف انرژی کوره و در نتیجه میزان تولید گازهای آلاینده را کاهش داد.
در صورتیکه قراضه تفکیک و خرد شود، می تواند میزان تولید گاز دی اکسید کربن را به 6.2 کیلوگرم به ازای هرتن فولاد خام کاهش دهد.
در زمینه آهن اسفنجی تا آنجا که امکان دارد باید میزان کربن آن را کاهش داد. همچنین در ذوب آهن می توان از آهن اسفنجی با حرارت بالا (شارژ داغ) استفاده کرد که با همین اقدامات ساده می توان میزان آلایندگی را از 18.1 به 15.5 کیلوگرم گاز دی اکسید کربن به ازای هر تن فولاد خام کاهش داد.
بین مصرف انرژی و گاز دی اکسید کربن تولید شده، رابطه مستقیمی برقرار است. بنابراین برای کاهش آلایندگی باید مصرف گاز را کاهش دهیم.
راه کارهای زیادی برای کاهش مصرف انرژی در زمینه فولاد وجود دارد از جمله:
افزایش طول قوس در کوره قوس،کم کردن فاصله در زمان ذوب گیری و … .
بازچرخانی پساب‌های صنعتی از دیگر اقدامات مناسب در زمینه تولید فولاد سبز است.