تولید فولاد کیفی و اقتصادی با روش فاینکس

آنطور که برخی از کارشناسان فولادی میگویند تولید فولاد با فناوری فاینکس از مزایای بسیاری برخوردار است. حال این پرسش مطرح میشود که فاینکس چیست و استفاده از این روش برای کارخانههای تولیدکننده فولاد کشور چه مزیتهایی دارد؟

فرآیند تولید با فاینکس

شرکت پوسکو کرهجنوبی از یک تغییر ظرفیت تجاری برای روش کورکس استفاده کرده و این امر امکان استفاده از سنگهای معدنی ریزتر را فراهم آورده است. این همان روشی است که فاینکس نامیده میشود؛ در این روش کانیهای ریزتر از میان یک جریان از سیال بستر رآکتور عبور میکند و گاز احیای تولیده شده در یک محفظه گازی ذوب نیز در جهت مخالف این جریان از داخل رآکتور عبور داده میشود. یک کارشناس صنعت فولاد با بیان این مطلب در تشریح فناوری فاینکس که به تازگی از سوی شرکت کرهای پوسکو به کارخانههای فولاد کشور وارد شده به صمت اظهار کرد: مزیت این روش این است که نیازی به گندلهسازی کانیهای ریز نیست اما هر دو فرآیند نیازمند طبقهبندی دقیق زغالسنگ مورد استفاده هستند؛ تاکنون واحدهای عملیاتی کورکس در هند متکی به واردات زغالسنگ بودهاند و تنها با ۲۰ درصد کک شارژ میشدند.

نصیرالدین ضوئی ادامه داد: درکوره فاینکس زغالسنگهای غیرککشو و سنگآهن ریزدانه به ترتیب به آهن احیا شده و فشرده گرم و بریکت زغالسنگ تبدیل و به کوره فاینکس شارژ میشود و محصول هر دو کوره چدن مذاب است؛ در این روش ابتدا سنگآهنهای دانه ریز وارد رآکتور احیا میشود و پس از احیا، به صورت گرم فشرده وارد کوره فاینکس شده و همچنین زغالسنگهای غیرککشو به بریکت تبدیل و شارژیه کوره میشود، گاز خروجی از رآکتور پس از مراحل ویژه همراه با اکسیژن و پودر زغالسنگ با هوای گرم دمشی به کوره تزریق میشود که دراین کوره ۴ رآکتور احیا در نظر گرفته شده است. وی گفت: ویژگی فناوری فاینکس استفاده از سنگآهن نرمه و زغال غیرککشو برای تولید چدن مذاب است، نرمه سنگآهن در یک رآکتور بستر مذاب احیای شده و سپس در یک واحد ذوب گازیکننده نوع کورکس، ذوب میشود، همانند فرآیند کورکس، زغالسنگ بهعنوان منبع انرژی برای ذوب و نیز برای تولید گاز احیاکننده استفاده میشود.

این کارشناس صنعت فولاد افزود: در سال ۲۰۰۷م یک کارخانه ۱/۵ میلیون تنی با فاینکس در شرکت پوسکو کرهجنوبی راهاندازی شد البته این کارخانه درحالحاضر بالاتر از ظرفیت اسمی خود و با میزان مصرف مطلوب زغال و اکسیژن در دست بهرهبرداری است و مشابه فرآیند کورکس با حذف فرآیندهای ککسازی و آگلومراسیون آن برای تولید چدن مذاب، یک فرآیند اقتصادی و دوستدار محیطزیست را بهوجود آورده است. ضوئی تصریح کرد: بررسیهای انجام شده درباره ارزیابی چرخه حیات نشان داده که روشهای کورکس و فاینکس در مقایسه با روش قدیمی کورهبلند کاملا با معیارهای حفظ محیطزیست (انتشار گازهای آلاینده و تاثیر روی گرمایش زمین و در دسترس بودن مواد اولیه بهصورت بلندمدت) مطابقت دارند و مزیت این روش این است که نیازی به گندلهسازی کانیهای ریز نیست اما هر دو فرآیند نیازمند طبقهبندی دقیق زغالسنگ مورد استفاده هستند. وی افزود: بازیابی انرژی خروجی ازگاز کوره فاینکس ۴۸۰ میلیون کالری برتن چدن و استفاده برای احیای سنگآهن و خروجی گاز رآکتور به مقدار ۷۱۰ میلیون کالری برتن چدن و انرژی مورد نیاز برای فشرده کردن گاز خروجی برای مصرف درکوره فاینکس به مقدار ۱۷۰ میلیون کالری بر تن چدن و در نتیجه صرفهجویی انرژی به مقدار ۳۱۰ میلیون کالری برتن چدن مذاب است.

این کارشناس صنعت فولاد عنوان کرد: مقایسه بالانس انرژی در کوره بلند ۳ میلیون تنی و فاینکس ۱/۱۵میلیون تنی با ورودی ۷۲۰ کیلوگرم زغالسنگ درککسازی برای شارژیه کوره بلند به ازای هر تن چدن و ۷۲۰ کیلوگرم زغالسنگ به کوره فاینکس به ازای هر تن چدن، مقدار انرژی خروجی از کوره بلند ۱۱۳ میلیون وات بر ساعت و از کوره فاینکس ۱۲۵ میلیون وات بر ساعت است. ضوئی درباره مزایای کوره فاینکس نسبت به کوره بلند توضیح داد: کاهش درصد CO۲ تا حد ممکن حاصل از صنعت توسعهای پیشرفت فناوری کوره فاینکس، کاهش آلودگیهای زیستمحیطی، تولید غیررقابتی با دیگر صنایع فولادی، کاهش هزینههای جنبی، ایجاد انقلاب جدید برای فولاد با ایجاد اجرای طرح کوره فاینکس به جای کوره بلند که امروزه ۸۰ درصد فولاد جهان به روش کوره بلند تولید میشود از مزایای کوره فاینکس به شمار میرود.

وی با بیان اینکه هزینه ساخت و تولید درمجموع ۳۵ درصد در طرح فاینکس نسبت به کوره بلند کاهش پیدا میکند، گفت: استفاده از زغالسنگ غیرکک شو به جای کک متالورژی و استفاده از سنگآهن به جای آگلومره و گندله نیزاز دیگر مزایای کوره فاینکس است.

این کارشناس صنعت فولاد افزود: درطرح فاینکس اکسیدنیتروژن یکدرصد، اکسید گوگرد ۳ درصد و ذرات گردوغبار ۲۸ درصد نسبت به کوره بلند کاهش پیدا میکند و در روش کوره بلند سنگآهن ریز دانه به آگلومره و زغالسنگ کک شو به کک متالورژی تبدیل و با سنگآهن دانهبندی همراه با کمک ذوب وبه کوره بلند شارژ میشود.

کاهش آلودگی و هزینه تولید

در همین حال در مقالهای که با عنوان بررسی فرآیند فاینکس در صنعت تولید آهن که از سوی علی مالکی، استادیار مهندسی مواد پژوهشکده فولاد دانشگاه صنعتی اصفهان دراختیار خبرنگار صمت قرار گرفته توضیحاتی درباره این روش ارائه شده است. آنطور که در این مقاله آورده شده به دلیل افزایش هزینههای مواد خام درچند دهه گذشته تلاشهای زیادی برای کاهش هزینههای تولید مواد اولیه و تولید آلودگیها انجام شده و برای همین منظور فناوریهای جدیدی مانند فاینکس که براساس احیا و ذوب است، طراحی شدهاند. در این فناوری مواردی مانند تولید گازهای آلاینده و گلخانهای به طور چشمگیری کاهش یافته و از طرف دیگر با استفاده از مواد اولیه نامرغوب و استفاده نکردن از کک، محصولی اقتصادی و باکیفیت تولید میشود. برای رسیدن به این مهم از فناوری بستر سیال استفاده شده است. مزیت اصلی این فناوری استفاده از خردههای سنگآهن و زغال ککنشو به صورت مستقیم و بدون نیاز به فرآیند آمادهسازی است. از محصولات تولید شده در روش فاینکس، آهن نیم احیا شده است. به همین دلیل یکی از بهترین اهدافی که برای فناوری فاینکس مطرح میشود این است که بتوان از محصولات آنها برای کوره بلند استفاده کرد. درواقع با استفاده از آهن نیم احیا شده، مصرف کک، سنگآهن یا گندله کاهش یافته و میزان مذاب تهیه شده در کوره بلند افزایش پیدا میکند.

از این رو علاوه بر جنبه اقتصادی و استفاده بهینهتر از کوره بلند، به دلیل استفاده از کک کمتر، آلودگیهای زیستمحیطی تولیدی نیز بسیار کاهش پیدا میکند. در فناوری فاینکس که برای تولیدچدن مذاب به روش احیا و ذوب طراحی شده، با استفاده مستقیم از خرده سنگهای آهن و زغال ککنشو چدن مذاب تولید میشود. درقسمت خشککن فاینکس، خرده ذرات سنگآهن همراه با فلاکس مانند سنگ آهک یا دولومیت به داخل رآکتورهای بستر سیال منتقل میشوند. ذرات سنگآهن به سمت پایین حرکت میکنند تا از ۴ رآکتور بگذرند. در این هنگام به وسیله گاز احیایی که در جهت مخالف در حال دمش است، ذرات احیا و به آهن اسفنجی تبدیل میشوند. پس از عبور از چهارمین رآکتور به دلیل دمای بالا، ذرات کوچک آهن اسفنجی به تکههای داغ به هم فشرده شده تبدیل میشوند. سپس به محفظهای بالای کوره ذوب احیای اصلی منتقل شده و به واسطه نیروی ثقل خود، به داخل کوره ذوب تزریق شده تاذوب شوند. بریکتها و کلوخههای زغالسنگ به بالای محفظه ذوب احیا اضافه شده و زغال پودرشده نیز همراه با اکسیژن از پایین به محفظه اضافه میشوند. با احتراق زغالسنگ، گازهای احیایی کربن منواکسید و هیدروژن تولید میشوند.

این گازها از بالای کوره ذوب احیا، به رآکتورهای بستر سیال هدایت شده تا خرده ذرات سنگآهن را احیا کنند. مقداری از گازی که درنهایت از رآکتورها خارج میشودنیز بعد از حذف دی اکسیدکربن از آن بازیابی میشود تا مصرف گاز بهینه شود. گاز خروجی از فرآیند فاینکس نیز برای استفاده در کاربردهای صنعتی مثل گرمکن، تولید برق و تولید بریکت و امثال آن قابل استفاده است. درواقع استفاده از فناوریهای نوینی مانند فاینکس میتواند کمک قابلتوجهی به شرکتهای تولید آهن وفولاد جهان در کاهش هزینههای اولیه و کاهش تولید گازهای آلاینده و گلخانهای کند. برای دستیابی به این هدف از فناوری بستر سیال استفاده شده که به کمک آن ذرات خرد سنگآهن و زغالسنگ ککنشو به صورت مستقیم و بدون فرآیند مقدماتی دیگری بهکار گرفته میشوند. این درحالی است که چدن مذاب تولیدشده در این روش با ۳۰ درصد هزینه کمتر، باکیفیت و قابل رقابت با روشهای متداول است.