در تعریف فولاد سبز به فولادی گفته میشود که به صورت اقتصادی با کیفیت مطلوب مورد نظر تولید شده باشد به گونه ای که هوا آب ویا خاک را آلوده نکند به تجهیزات به کار رفته آسیب نرساند و مهم تر اینکه سلامتی انسان و موجودات زنده را به خطر نیندازد.
گروه رسانه ای پردازش یکی از چالشهای امروزی صنایع فولاد جهان به حداقل رساندن میزان انتشارگاز CO۲ .است در شرایط کنونی در فرآیندهای موجود فولادسازی در سطح جهان، میانگین میزان انتشار گاز CO۲ در جدول (۱) نشان داده شده است.
جدول (۱): میانگین انتشار CO2 در فرآیندهای تولید فولاد
در شرایط کنونی میانگین انتشار گاز CO۲ در صنایع فولاد جهان ۱/۹۲ تن CO۲ به ازای هر تن فولاد خام است که شامل اسکوپهای ۱، ۲ و ۳ می باشد توضیح اسکوپهای ۱، ۲ و ۳ در جدول (۲) ارایه شده است در حالی که میانگین انتشار گاز CO۲ در صنایع فولاد ایران، ١/٤٧٤ تن CO۲ بازای هر تن فولاد خام است.
جدول(2) شرح اسکوپ های 1و2و3 انتشار گاز CO2
امروزه در سطح دنیا پنج روش برای رسیدن به فولاد سبز تعریف شده است که عبارتند از:
۱. احیا بر اساس گاز هیدروژن
۲.تولید فولاد در کوره قوس الکتریکی با انرژی تجدیدپذیر
3.جذب و انبارداری گاز CO2
4.به کارگیری پسماندهای بیوماس و پلاستیک به عنوان سوخت جایگزین
5. الکترولیز سنگ آهن
اقدامات اولیه در راستای تولید فولاد سبز در سال ۱۹۹۰ از پروتکل کیوتوی ژاپن آغاز شده است. بر اساس قطعنامه صادر شده در آن نشست، کلیه کشورها موظف شدند تا سال ۲۰۱۰، میزان انتشار گاز CO۲ خود را در صنایع مختلف از جمله صنعت فولاد به میزان ۱۰ درصد کاهش دهند.
یکی از کشورهای موفق در این امر، کشور آلمان بوده است که در این مدت زمان توانست میزان انتشار گاز CO۲ در تولید فولاد خام و محصولات نهایی را به ترتیب 12 و 11.8 درصد کاهش داده است. شایان ذکر است که در سال 2024 میزان انتشار CO۲ در واحد های نورد آلمان،140 کیلوگرم برتن محصول نهایی بوده است.
شرکت AVB برزیل که با فرآیند کوره بلند-کنورتور اکسیژنی کار میکند با استفاده از فضای سبز اکالیپتوس 51 هزار هکتاری، به کارگیری سرباره کوره بلند در تولید سیمان، استفاده از سرباره کنوتور اکسیژنی در کوره بلند و به کارگیری گازهای فرآیندی در واحد نورد و شارژ زغال چوب به جای کک در کوره بلند سبزترین فولاد جهان را تولید می کند.
میانگین انتشار گاز CO2 در این شرکت، منفی 40 کیلوگرم CO2 به ازای هر تن فولاد است. به عبارت دیگر، به ازای هر تن فولاد تولیدی، 40 کیلوگرم گاز CO2 از اتمسفر جذب میکند.
کشور کوچک لوکزامبورگ در سال 1971 دارای 46 کوره بلند بوده و میزان تولید فولاد آن 7.5 میلیون بوده است .در حال حاضر لوکزامبورگ دو میلیون تن فولاد سبز در کوره های قوس الکتریکی با شارژ 100 درصد قراضه تولید میکند.
در جدول (۳) روند شارژ آهن اسفنجی گرم در کورههای الکتریکی جهان به نمایش گذاشته شده است. در جدول (4) میانگین انتشار ویژه گاز CO۲ در صنایع فولاد آلمان برای فولاد خام و محصولات نهایی فولاد در سالهای ۱۹۹۰ و ۲۰٢٤ دیده میشود.
جدول(3) روند شارژ آهن اسفنجی گرم در کوره های الکتریکی جهان
جدول(4) میانگین انتشار ویژه گاز CO2 در صنایع فولاد آلمان
کم هزینه ترین روش برای رسیدن به فولاد سبز در ایران بهینه سازی شرایط موجود است. در کشور ما پتانسیل زیادی برای کاهش مصرف انرژی و انتشار گاز CO۲ وجود دارد که آن روش شارژ گرم آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی است.
با این اقدام میتوان ۲۵ درصد مصرف انرژی برق را کاهش داد و از انتشار ۱۰ درصد گاز CO۲ جلوگیری کرد گفتنی است در شرایط کنونی ۹۲ درصد از فولاد کشور در کوره های الکتریکی با شارژ تقریبا ۱۰۰ درصدی آهن اسفنجی به دست می آید. در حال حاضر در ،ایران فقط شرکتهای پاسارگاد و اردکان فرآیند شارژ گرم آهن اسفنجی در کوره های الکتریکی را اجرا می کنند.
در صورت اجرای این فرآیند در بقیه شرکت ها، بالغ بر ۱/۲ میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد. در سال گذشته از ١٤٤/١ میلیون تن تولید آهن اسفنجی در جهان نزدیک به ۱۷ میلیون تن یعنی ۱۱/۸ درصد کل ،تولید به صورت گرم در کوره های قوس الکتریکی شارژ شده است.
مزایای شارژ گرم آهن اسفنجی را می توان به این شرح بیان کرد:
- بهره وری تولید ۱۵ الی ۲۰ درصد افزایش می یابد
- میزان مصرف انرژی برق به ازای هر تن فولاد مذاب ۱۲۰ الی ۱٤۰ کیلووات ساعت کاهش می یابد
- میزان مصرف الکترود گرافیتی به ازای هر تن فولاد مذاب ٠/٥ الى ٠/٦ كیلوگرم کاهش می یابد
- میزان مصرف نسوز به ازای هر تن فولاد مذاب ۱/۸ الی ۲ کیلوگرم کاهش می یابد.
- انتشار گاز CO۲ به میزان ۱۰ درصد کاهش می یابد
- تلفات حرارتی در حین انتقال با بونکر آب بندی شده کمتر از ۵ در ساعت است
- قیمت تمام شده فولاد به میزان ۸ الی ۱۰ دلار تن فولاد ارزان میشود
در صورتی که شارژ گرم آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی ایران به اجرا در بیاید، میانگین انتشار گاز CO۲ به میزان ۱/۳۲۷ تن CO۲ به ازای هر تن فولاد خواهد شد. پیشنهاد به کارگیری شارژ گرم آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی ١٦ سال پیش به وزارت خانه ارایه شده بود شارژ قراضه شارژ چدن مذاب ، شارژ قراضه پیش گرم شده در کوره های قوس الکتریکی و به کارگیری گاز CO۲ در صنایع دیگر از روشهای صرفه جویی انرژی و کاهش انتشار گاز CO۲ است.
تهیه و تنظیم: مهندس حسن جولازاده، عضو هیات مدیره انجمن آهن و فولاد ایران