سازمــان توسعـه و نوســـازی
معادن و صنایع معدنی ایران

هند بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی در جهان است که 13 درصد آهن اسفنجی در جهان را تولید می کند که پس از آن جمهوری اسلامی ایران با 14.5 میلیون تن تولید در سال 2013 قرار گرفته است. اما فرایند تولید آن بسیار آلاینده است. آهن اسفنجی را می توان با استفاده از زغالسنگ یا گازطبیعی تولید کرد. از آنجا که زغالسنگ غیرکک شو به آسانی در هند قابل دسترسی است. این بخش وابستگی زیادی به آهن اسفنجی زغالسنگی دارد. مواد اولیه برای تولید آهن اسفنجی زغالسنگ غیرکک شو، سنگ آهن و دولومیت است. سنگ آهن و دولومیت به همراه زغالسنگ به داخل کوره(Kiln) تغذیه می شوند. زغالسنگ در یک درجه حرارت بسیار بالا سوخته و کربن موجود در زغالسنگ سنگ آهن را به آهن متالیکی تبدیل می کند. این ترکیب یا مخلوط از طریق اسپری آب خنک شده و چدن با استفاده از آهنربا جدا می شود.

پس از آن این آهن احیاء شده را می توان در کوره به فولاد تبدیل کرد. برای توسعه هر تن آهن اسفنجی حدود 1.7 تن سنگ آهن، 1.5 تن زغالسنگ، 0.05 تن دولومیت و 2 تن آب نیاز است. متقابلا تولید آهن اسفنجی حدود 2 تن CO2 ، 0.25 تن گرد و غبار ، 0.3 تن قطران و 0.02 تن SO2 و بخار آب تولید می کند. تولید گاز در کوره بر روی کیفیت هوا شدیدا اثر منفی می گذارد. باطله های جامد شامل دود زغال، آهک، گرد و غبار آهن و خاکستر وارد هوای آزاد می شود.

تولید جهانی
تولید جهانی آهن اسفنجی در سال 2013 افزایش پیدا کرده و با 75.2 میلیون تن تولید رکورد جدیدی بدست آمد. این رقم 2 میلیون تن در سال یا 2.8 درصد بالاتر از میزان تولید در سال 2012 است که با توجه به نیروهای اقتصادی که بر روی این صنعت تاثیر گذاشته است کاملا قابل ملاحظه است. از جنبه فناوری واحدهای میدرکس یک بار دیگر بیشترین ( 63 درصد) آهن اسفنجی را در جهان تولید کرده اند که پس از آن کوره دوار ( rotary kilns عمدتا در هند) به میزان 21 درصد و Energiron 15 درصد تولید را به خود اختصاص داده اند. صنعت آهن اسفنجی در مدت 8 سال گذشته رشد قابل توجهی داشته است. تولید در سال 2013 حدود 85 درصد بیشتر از سال 2001 است. عواملی که بر روی رشد طولانی مدت عرضه آهن اسفنجی در سال های قبل موثر بود ادامه داشته اما تحت الشعاع تقاضای آن قرار گرفته است.

عملکرد
نخستین منطقه ای که رشد صنعتی در آن اتفاق افتاد، خاورمیانه/ شمال افریقا
(MENA) بود که رشد آن به 5 میلیون تن بالاتر از 2012 رسیده و بحرین وارد جرگه کشورهای تولیدکننده آهن اسفنجی شده و واحد 1.5 میلیون تن در سال خود را راه اندازی کرد و ایران یک بار دیگر رشد قابل توجهی را تجربه کرده و به تولید آن تقریبا سه میلیون تن افزوده شده است و این افزایش تولید از طریق بازسازی تعدادی از مدولهایی که اخیرا راه اندازی شده صورت پذیرفته است. درکشورهای دیگری در خاورمیانه مانند عربستان سعودی و امارات متحده عربی به رکورد جدیدی از دید تولید ملی آهن اسفنجی دست یافتند. عمان تولیدش را اندکی که در سال گذشته افزایش داده و لیبی نیز پس از جنگ داخلی برای بازسازی کشور به تولید خود افزود.
در مجموع تولید MENA 32.4 میلیون تن آهن اسفنجی بود که 55 درصد کل تولید جهانی آهن اسفنجی است و در جهان با استفاده از گاز طبیعی تولید شده است. خارج از "منا " روسیه نیز از افزایش تولید برخوردار بوده است که به یک رکورد ملی تولید جدید به میزان 5.3 میلیون تن دست یافت.
تولید جهانی آهن اسفنجی در سال 2013 ( با وجود اینکه دو تولیدکننده بزرگ آهن اسفنجی در جهان هند و ونزوئلا) شاهد کاهش چشمگیری در تولیداتشان بودند، افزایش داشته است. تولید هند به 17.8 میلیون تن کاهش پیدا کرد. این رقم کمتر از میزان تولید سال 2010 به میزان 23.4 میلیون تن که بالاترین سطح تولید بود، کمتر است. دلایل اصلی برای این کاهش مشکلاتی بوده است که ما هرگز در گذشته با آن مواجه نبوده ایم مانند دسترسی نداشتن به سنگ آهن داخلی به دلیل مقررات جدید، مجوزهای مربوط به محدودیت های زیست محیطی و قیمت های بسیار بالای گاز طبیعی. در خصوص مشکل اخیر بایداضافه کرد که تعدادی از شرکت ها در هند برای تولید آهن اسفنجی به مصرف گاز زغالسنگ روی آورده اند که از زغالسنگ به جای گاز طبیعی استفاده می کنند. قرار است دو کارخانه با استفاده از گاز زغالسنگ در سال 2014 راه اندازی شود.
در سال 2010 تولید آهن اسفنجی با استفاده از گاز طبیعی در هند به نصف تقلیل یافته است. تولید آهن اسفنجی در کوره دوار ( rotary kiln ) در هند نیز در سال 2013 به کمتر از 16 میلیون تن کاهش یافته است. ونزوئلا برای تولید آهن اسفنجی با مشکلات مواجه شد به نحوی که از میزان تولید آن از سال 2012 حدود 40 درصد کاسته شده و در حقیقت تولید کشور به کمتر از یک سوم حداکثر تولید آن در سال 2005 تنزل پیدا کرد. دلیل اصلی این افت کمبود گندله اکسید آهن برای شارژ به کارخانه های آهن احیاء مستقیم بوده اما دلیل عمده تر آن دسترسی نداشتن به منابع مالی برای تعمیر و نگهداری در طول زنجیره عرضه، استخراج، حمل و نقل، جابجایی ، گندله سازی، چدن ریزی و زیرساختار بوده است.

آثار
مشکلات عرضه سنگ آهن در هند مهمترین عامل محدودیت تولید بوده است. قیمت های بالای گاز طبیعی و مشکلات تامین گاز از جمله مشکلات بوده است. با توجه به رشد آرام و یکنواخت تقاضا برای این محصول که با بهبود تدریجی اقتصاد جهانی پس از بحران 2009-2008 حاصل شده است، نیاز به آهن اسفنجی برای فولادسازان به یک ضرورت تبدیل شده است. با اکتشاف گاز shale در امریکا و کانادا تا حدی قیمت گاز طبیعی در امریکای شمالی کاهش پیدا کرده و در نتیجه گرایش به سمت احداث واحدهای جدید آهن اسفنجی افزایش یافته است. امسال یک واحد شروع به تولید کرده و در ماه آوریل کلنگ پروژه دیگری بر زمین زده شد. پیش بینی می شود که پروژه های دیگری در طی چند سال آینده در امریکا اجرا شود.

پیش بینی تولید
در حال حاضر تقریبا 16 میلیون تن در سال ظرفیت جدید واحد آهن اسفنجی در دست ساخت است یک دیدگاه محافظه کارانه عرضه مازاد این است که بعضی از کارخانه ها یا پروژه ها در مکان هایی قرار دارند که به راحتی نمی توان در این مناطق طبق برنامه به دلیل عوامل و یا مشکلات اقتصادی و سیاسی فعالیت و رقابت کرد. میدرکس( Midrex ) پیش بینی می کند که آن دسته از واحدهایی که در حال حاضر در دست ساخت و احداث هستند ، در مدت سه سال آینده به بهره برداری خواهند رسید.
افزایش اخیر تولید سالانه آهن اسفنجی بشدت تحت تاثیر کاهش تولید در هند و سایر مناطق قرار گرفته است. میدرکس معتقد است که در دهه آینده سالانه حدود 5 میلیون تن یا بیشتر به تولید آهن اسفنجی در جهان افزوده خواهد شد. در امریکا به تنهایی ( به دلیل تولیدگاز shale که از قیمت گاز طبیعی کاسته است) انتظار می رود که در مجموع سالانه حداقل 10 میلیون تن تا سال 2020 به ظرفیت تولید این محصول اضافه شود.
تقریبا نیمی از افزایش ظرفیت تولید در حال حاضر ساخته شده و یا در مرحله ساخت است. امریکا به احتمال قوی دارای 2 تا 3 واحد تولید آهن اسفنجی خواهد بود که دربرگیرنده 5 تا 6 میلیون تن ظرفیت ساخته در امریکای شمالی تا پایان دهه خواهد بود.
در مناطقی که دسترسی به منابع گاز طبیعی ارزان امکانپذیر نیست، فناوری های جدیدی ابداع و بکارگرفته شده است. در حال حاضر کارخانه هایی که با گاز زغال تغذیه می شوند، در هند در حال احداث است.
همان گونه که قبلا گفته شد از این گاز به جای گاز طبیعی استفاده می شود که از زغالسنگ بدست می آید و در تولید آهن اسفنجی به کوره تزریق می شود. علاوه بر این حداقل یک کارخانه در حال بررسی استفاده گاز باطری کک سازی ( COG) به جای گاز طبیعی است تا منابع کنونی را به حداکثر رسانیده و از میزان وابستگی به گاز طبیعی بکاهد.

نیاز به گندله
در سال های اخیر گندله به طور روز افزونی سهم بیشتری از بار کوره بلندهای چین را به خود اختصاص داده است و چندین کوره بلند جدید که اخیرا در چین طراحی و نصب شده اند، تغذیه آنان عمدتا گندله بوده است چون به دلایل مشکلات زیست محیطی درنظر دارد که واحدهای آگلومراسیون خود را کاهش دهد. در حال حاضر بازار با کمبود گندله کوره بلند مواجه است و پریمیوم ها در نیمه نخست سال 2014 همچنان از سه ماهه چهارم 2013 روندی افزایشی داشته است. تقاضا برای گندله آهن اسفنجی مرغوب یا گرید بالا افزایش خواهد داشت که نیازمند سرمایه گذاری بالا در بخش معدن و کنسانتره خواهد بود. کیفیت کنونی گندله آهن اسفنجی بتدریج رو به وخامت می رود چون عیار سنگ آهن در معادن کاهش پیدا کرده و تولیدآهن اسفنجی مرغوب را پر هزینه می کند. در کوتاه مدت تا میان مدت ) 5-3 سال) پروژه جدیدی وجود نخواهد داشت که راه اندازی شود به جز پروژه Minas Rio عرضه کنونی آن به طور عمده مربوط به معادن اختصاصی است. در آسیا تولیدکنندگان به توافق رسیده اند که محصول خود را با 10 درصد افزایش نسبت به سال 2013 هر تن 38 دلار بفروشند. طبق گزارشات در اروپا هر تن گندله مرغوب 40 تا 42 دلار فروخته می شود. پیش بینی می شود که در کوتاه مدت تا بلندمدت تقاضا برای گندله بالا باشد و در نتیجه هزینه احداث واحد گندله سازی افزایش پیدا خواهد کرد که متعاقب آن قیمت گندله یا آهن اسفنجی مرغوب بالاتر خواهد رفت.
بایدتشخیص داد که گندله کوره بلند دارای (حدود 65 درصد آهن و 4 تا 6 درصد Al203 بعلاوه Sio2 ) است . بنابر این مصرف کنندگان آهن اسفنجی برای تعدیل یا کاهش Al203 بعلاوه Sio2 و عیار بالای آهن ) بالای 65 درصد) همسو با روند کنونی بازار باید قیمت بیشتری را بپردازند.

نتیجه گیری
در حال حاضرنگرانی برای آلایندگی واحدهای آهن اسفنجی وجود دارد اما به دلیل نیاز فولادسازان به این محصول و کمبود زغال کک شو ( برای تغذیه کوره بلند فولادسازی ها) تقاضا برای آهن اسفنجی افزایش یافته است. این بخش جهش هایی از سال 2002 داشته و در آینده نیز تداوم خواهد داشت.

تولید و تجارت آهن اسفنجی در جهان

تجارت(میلیون تن)             تولید (میلیون تن)                   سال

14.56                              59.7                           2006

17.06                             67.12                          2007      

14                                 67.95                          2008

13.88                             64.33                          2009

14.02                             70.28                          2010

14.03                             73.21                          2011

14.75                             73.14                          2012

14.18                             75.22                          2013