در سال ۲۰۱۵ تنها در کشور چین تولید محصولات فولادی به بیش از ۸۰۳ میلیون تن رسید. با این حال مسئله‌ای که وجود دارد این است که ساخت محصولات فولادی همچون انواع پروفیل و قوطی‌های فولادی بدون استفاده از زغال سنگ و کک امکان پذیر نیست.
استفاده از کک در ساخت محصولات فولادی
از ماده‌ای همچون کک به عنوان سوخت در ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود. این ماده با پختن زغال سنگ تولید می‌شود تا با سوخت ناخالصی‌ها پس از سوزاندن زغال سنگ، به کربن تبدیل شود. هنگامی که این ماده مصرف می‌شود، گرمای شدیدی ایجاد می‌کند و آن را برای ذوب آهن و تولید فولاد ایده آل می‌سازد.
قبل از دهه ۱۸۸۰، فولاد با استفاده از زغال سنگ تولید می‌شد. در سال ۱۹۲۰ تقریبا ۹۰ درصد فولاد آمریکا با استفاده از این مواد تولید شد. امروزه بسیاری از کارشناسان بر این باورند که تولید جهانی فولاد و موادی چون پروفیل و لوله‌های فولادی به زغال سنگ بستگی دارد. بیش از ۷۱ درصد از واحدهای تولید شده از زغال سنگ استفاده می‌کنند. این ماده یک عنصر اساسی در فرایند ساخت فولاد به شمار می‌آید. محصولات تولید شده به واسطه آن، بسیاری از کالاها و خدمات مورد نیاز جوامع بشری را ارائه می‌دهند. مراقبت‌های بهداشتی، ارتباطات از راه دور، حمل و نقل و اصلاح رویه‌های کشاورزی، دسترسی به آب تمیز و آشامیدنی و انرژی‌های قابل اعتماد و مقرون به صرفه به کمک این مواد حاصل شده است.
منابع تاریخی مربوط به قرن چهارم نشان می‌دهد که تولید کک در چین باستان مرسوم بوده است. آن‌ها برای اولین بار از این ماده برای گرم کردن و پخت و پز استفاده می‌کردند. تا اوایل قرن یازدهم بسیاری از آهنگران چینی شروع به استفاده از کک به عنوان سوخت خودروهای خود کرده و مشکلات سوخت در آن منطقه را برطرف نمودند. در سال ۱۹۸۹ حق ثبت اختراع این ماده به توماس پروکتر و ویلیام پترسون به دلیل ساخت آهن و فولاد و ذوب سرب با استفاده از زغال سنگ رسید. پس از آن افراد بسیار زیاد دیگری در این زمینه به منظور بهبود روش‌های تولید پا به عرصه ظهور نهادند.
فرایندهای ساخت محصولات فولادی
محصولات اولیه به دو روش جانبی و غیر بهبودی ساخته می‌شوند. در روش جانبی ناخالصی‌ها بین 1800 درجه تا 3600 درجه فارنهایت در پروژه‌ها پخته می‌شوند تا کربن خالص از آن باقی بماند. مواد مورد استفاده برای جلوگیری از واکنش با سایر عناصر موجود در ناخالصی‌ها، نباید بیش از حد در معرض اکسیژن قرار گیرند و از آنجایی که زغال سنگ به کک تبدیل می‌شود آن را به شکل نرم در می‌آورد، اما در ضمن خنک شدن به کمک یک ماده متخلخل، جامد می‌شود. گازهای تولید شده در فرایند کک جمع آوری می‌شود تا برای مصارف دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
امروزه محصولات فولادی بهترین گزینه برای ساخت و ساز هستند.
تزریق کوره انفجار
در دهه ۱۹۶۰ از طریق زغال سنگ مایع، در هنگام ذوب فولاد و آهن در کوره باعث انفجار شدید، شد. این انرژی اضافی برای سوزاندن و جلوگیری از اکسید آهن و همچنین کاهش مصرف کک مورد استفاده قرار می‌گرفت. دهه ۱۹۹۰ استفاده از زغال سنگ به عنوان یک ماده متداول در تولید فولاد به کار گرفته شد.
به طور معمول آماده سازی زغال سنگ شامل خشک کردن آن و تبدیل شدن این ماده به ذرات ریز و کمتر از یک میلی متر برای تزریق است. ذرات زغال سنگ از گازهای آزاد شده توسط سیلیکون تشکیل می‌شود. از گازهای طبیعی برای خشک کردن این مواد استفاده می‌گردد و عموما آن‌ها در رطوبت کمتر از ۶ درصد نگهداری می‌شوند. با استفاده از گازهای بی اثر خطر آتش سوزی در این ماده به حداقل می‌رسد.
کیفیت زغال سنگ در ساخت محصولات فولادی
هر دو نوع زغال سنگ کک و یا غیر کک می‌تواند بر کیفیت فولاد و محصولات تولید شده به واسطه آن مانند پروفیل و لوله‌های فولادی تاثیر بگذارد.
زغال سنگ به کمک فرایند تقطیر ساخته می‌شود. خاکستر زغال سنگ باید حداقل زیر ۱۰ درصد از جرم اصلی نگهداری شود.
نمونه‌های تولید شده می‌تواند درجه حرارت کوره را کاهش داده و مواد غیر قابل احتراق را در خود جای دهد.
همچنین برای ترکیب بیشتر گوگرد و مواد قلیایی انتخاب می‌شود که به سوختن آن به طور کامل کمک می‌کند، اما در عمل زغال سنگ مورد استفاده اغلب به در دسترس بودن و قیمت آن بستگی دارد.
اگرچه صنعت زغال سنگ طی سال‌ها، تحت تاثیر تفکرات منفی بوده است، با این حال وجود آن برای تولید فولاد ضروری است. تا جایی که تمدن بشری به شدت به فولاد تولیداتی همچون پروفیل قوطی‌های فولادی متکی است. بدون وجود آن‌ها ساخت وسایل نقلیه، ساختمان‌های بلند، وسایل و لوازم خانگی و چیزهایی که هر روز مورد استفاده قرار می‌دهیم، امکان پذیر نخواهد بود.
ساخت محصولات فولادی با استفاده از روش‌های سنتی
در این روش ابتدا آهن با استفاده از سنگ معدنی به دست آمده ذوب می‌شود. این کار منجر به تولید اکسید آهن مانند مگنتیت خواهد شد. دمای کوره معمولا بیش از ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد است و پس از آن که آهن به شکل شمش در می‌آید، آماده تغییر خواهد بود. این ماده شکننده حاوی 4.5 درصد کربن است. اولین مواد فولادی در آناتولی حدود ۱۸۰۰ سال پیش از میلاد، آفریقای شرقی، هندوستان جنوبی و چین ظاهر شدند.
پس از آن استفاده از کک برای تولید فولاد از قرن یازدهم آغاز شد. این ماده مقدار انرژی بالاتری نسبت به زغال سنگ ایجاد کرده و برای تولید در دمای بالا به منظور ذوب استفاده می‌شود. در حال حاضر بسیاری از فولادهای جهان با استفاده از اکسید آهن و زغال سنگ، کک تولید می‌کنند. به همین دلیل بسیاری از کشورها همچون نیوزلند بخش قابل توجهی از درآمد خود را از صادرات این ماده به دست می‌آورند.
آیا ساخت فولاد بدون زغال سنگ امکان‌پذیر است؟
هر ساله کارشناسان و محققان در پی ایجاد روش‌هایی هستند که به واسطه آن منجر به کاهش و یا از بین بردن انتشار گاز دی اکسید کربن تولید شده در فرایند ساخت فولاد شوند. به همین دلیل بازیافت فولاد و محصولات تولید شده به واسطه آن همچون پروفیل و قوطی‌های فولادی، یکی از راه‌هایی است که می‌تواند در این زمینه نقش موثری ایفا کند. استفاده از کوره‌های قوس الکتریکی به جای کوره‌های انفجار یکی از این روش‌ها به شمار می‌آید.
اهمیت بازیافت فولاد به حدی زیاد است که بسیاری از کشورهای پیشرفته به جای استفاده از زغال سنگ و کک مایل به به کارگیری روش‌های بازیافت این ماده هستند.
دیدگاه خود را ثبت کنید
میخواهید به بحث بپیوندید؟مشارکت رایگان.