سازمــان توسعـه و نوســـازی
معادن و صنایع معدنی ایران

در جهانی که کوره بلندها را با سنگ آهن و کوره های قوسی و کوره اکسیژنی قلیایی را با آهن قراضه شارژ یا تغدیه می کنند، این مواد اولیه از اصلی ترین مواد اولیه فولادسازان محسوب می شوند. اما به نظر می رسد که بازارهای مواد اولیه آهن دار "متالیک ها"ی جایگزین مانند آهن اسفنجی و آهن بریکت گرم در مقایسه کوچک تر باشند. به هر صورت آمار جهانی احیاء مستقیم مربوط به سال 2013 که توسط نشریه تکنولوژی های میدرکس منتشر شده نشان می دهد که در آن سال 75.2 میلیون تن مواد اولیه آهن دار جایگزین تولید شده است.
فرصت های آتی افزایش تولید برای آهن اسفنجی و تا حدی چدن به رشد فولادسازی قوس الکتریکی بستگی دارد. ظرفیت فولادسازی قوسی در خارج از چین در 30 تا 40 سال گذشته با نرخ 5 تا 6 درصدی رشد داشته است.
انجمن جهانی آهن و فولاد معتقد است که احتمالا همین رشد ادامه داشته باشد و ما شاهد رشد متناسب تقاضا برای آهن اسفنجی و دیگر مواد اولیه آهندار خواهیم بود.
از جنبه تاریخی از کل مجموع شارژ یا تغذیه تمامی فولادسازی های قوس الکتریکی که در سطح جهان بهره برداری می شوند آهن اسفنجی 12 تا 15 درصد نقش دارد. پیش بینی می شود که در آینده تولید کنونی آهن اسفنجی در جهان از 75 میلیون تن در سال گذشته، در سال 2025 به 140 میلیون تن برسد تا بتواند پاسخگوی رشد تقاضای پیش بینی شده تا آن زمان در خارج از چین باشد.
دلایل مصرف آهن اسفنجی
استفاده از آهن اسفنجی در مناطقی که با محدودیت تامین قراضه مواجه بوده اما دستیابی کافی به گاز طبیعی برای احیاء وجود داشته ، همواره یک دلیل منطقی مصرف آن بوده است؛ اگر چه تامین یا تخصیص گاز طبیعی به طور روز افزونی در مناطقی مانند خاورمیانه رقابتی تر شده است.
از جمله دیگر دلایل مصرف آهن اسفنجی، آهن بریکت گرم و چدن به شرح زیر است:
پایین بودن مواد باطله مواد اولیه آهندار بدست آمده از سنگ آهن و تولید فولادهایی با کیفیت بالاتر( مانند فولادهای گرم غوطه ور یا SBQ) که تولید آن از 100 درصد شارژ قراضه کار آسانی نبوده یا غیرممکن است و یا به عبارت دیگر بالاخص در تولید فولادهای پیشرفته با استحکام بالا می توان از آن به عنوان عنصری نام برد که همواره در رقابت بین آلومینیوم و فولاد نقش دارد.
اگر قیمت در اولویت باشد، استفاده درصدی از مواد اولیه آهندار در شارژ می تواند عناصر باطله موجود در قراضه را کاهش دهد . بنا بر این برای جبران مصرف گریدهای ارزان تر قراضه باید با افزودن مواد اولیه آهندار مرغوب تر یک توازن برقرار کرد.
کارشناسان به اختلاف قیمت بین قراضه و مواد اولیه آهندار اهمیت کمتری قائل شده می گویند که تحقیقات انجام شده نشان می دهد از طریق اجرای موارد فوق 2 تا 3 دلار در هر تن از هزینه ها کاسته می شود، با توجه به اینکه چون نوع فولادسازی ( بر خلاف درجه خلوص بالاتر ریخته گری) در مقایسه با قراضه های پریمیوم پایین تری فروخته می شود که تغییر قیمت آهن قراضه همبستگی دارد. قیمت آهن بریکت گرم معادل عیار خاصی از آهن قراضه است.
بهره وری بیشتر نیز می تواند با افزودن مواد اولیه آهندار بدست آید و بسیاری از فولادسازان ترجیح می دهند برای تولید فولاد مذاب اولیه تمیز میزان تمیزکاری لازم برای رسیدن به گرید نهایی درست را به حداقل برسانند. دیگر مزیت های فنی شامل همگونی شارژ به کوره و تشکیل سرباره است.
هند
هند دارای منابع و زمینه های واقعی برای تولید و مصرف آهن اسفنجی است. تحلیلگران نشریه میدرکس تکنولوژی می گویند اگر چه تولید کشور نسبت به اوج آن کاهش پیدا کرده است، هند همچنان بزرگترین تولیدکننده آهن اسفنجی در جهان است.
ظرفیت آن پیوسته با استفاده از کوره های دوار و تولید آهن اسفنجی با مصرف زغالسنگ افزایش داشته است اما تولید آن در سال های اخیر به دلیل عواملی چون مشکلات زنجیره عرضه سنگ آهن و محدودیت دسترسی به گاز ارزان کاهش داشته است.
کارشناسان میدرکس تکنولوژی می گویند در حال حاضر تنها کارخانه هایی که در هند از گاز طبیعی استفاده می کنند از تکنولوژی فرایند میدرکس بهره مند هستند که کارآمدتر و منسجم تر و تمیزتر از کارخانه های کوره های دوار هستند.
کارخانه های میدرکس تکنولوژی که در هند بهره برداری می شوند شامل مدول های عرضه شده در شرکت فولاد اسار و دیگر کارخانه هایی هستند که از انواع منابع گازی برای احیای مستقیم استفاده می کنند.
هند دارای گاز طبیعی است اما به راحتی گاز را به واحدهای فولادسازی تخصیص نمی دهد.
برای تولید فولاد باید مواد اولیه آهن دار مرغوب به BF/BOF تغذیه شود، بنابر این از تکنولوژی MXCOL شرکت میدرکس برای تولید گاز سنتز از زغالسنگ برای احیای مستقیم در تعدادی از کارخانه های هند استفاده می شود.
به عنوان مثال کارخانه فولاد و برق جیندال در اوریسا دارای یک واحد تولید گاز سنتز از زغالسنگ و یک مدول احیا به ظرفیت 1.8 میلیون تن در سال است.
این کارخانه سال گذشته راه اندازی شد و یک تکنولوژی شناخته شده ای است که بخش مهم استراتژی بلندمدت جیندال محسوب می شود و در نوع خود نخستین واحد تولید گاز از زغالسنگ است که از آن برای تولید آهن اسفنجی استفاده می شود.
پروژه های JSW در کارناتاکا به روش دیگری از گازهای خروجی سیستم زیمنس فوست آلپین ( فرایند چدن مذاب کورکس) برای احیای مستقیم در کوره عمودی میدرکس به ظرفیت 1.2 میلیون تن در سال استفاده می کنند که سال گذشته نیز راه اندازی شد.
یک مدول قدیمی تر آهن اسفنجی با ظرفیت 100 میلیون تن در سال در کارخانه JSW ( Dolvi) در غرب هند اصلاح شده است تا گاز خروجی از باتری کمک سازی به گاز ورودی طبیعی آن اضافه شده تا از وابستگی آن به گاز طبیعی برای تولید آهن اسفنجی کاسته شود.
اگر چه تحلیلگران غالبا میزان رشد تولید فولاد در هند را با چین مقایسه می کنند که مقایسه چندان منطقی نیست اما به هر حال پیش بینی می شود که پیوسته به تولید فولاد هند افزوده شود.
فولادسازی BF/BOF
فولادسازی قوس الکتریکی در چین در حال حاضر فقط 10 درصد از کل تولید آن را ( با توجه به رایج بودن فولادسازی BF/BOF در کشور) دربرمی گیرد که تعداد زیادی از این واحدها به جای قراضه ، چدن مذاب تغذیه می شوند.
در طی 20 تا 30 سال آینده چین بیشتر از آهن قراضه به جای سنگ آهن استفاده خواهد کرد و بخش اعظم قراضه تولید داخل به BOF تغذیه می شود. بنابر این رشد HBI/DRI در چین مانند سایر مناطق جذابیتی ندارد و فولادسازان قوس الکتریکی در آینده به جای DRI یا HBI با آهن قراضه تغذیه خواهند شد.
شرکت فولادسازی فوست آلپین قرار است برای تامین مواد اولیه آهندار برای فولادسازی های BF/BOF خود در اروپا یک واحد آهن اسفنجی در تگزاس امریکا احداث نماید تا تولیداتش را به سایر کارخانه های فولادسازی عرضه کند که نقطه عطفی در تحولات تاریخی آن محسوب می شود. این کارخانه دارای یک مدول میدرکس آهن اسفنجی با ظرفیت 2 میلیون تن در سال است که قرار است در اواخر سال 2016 راه اندازی شود.
قیمت های پایین گاز طبیعی در امریکا عاملی کلیدی در تصمیم گیری های ساخت این کارخانه محسوب می شود و باید منتظر نتایج بهره برداری آن بود تا پتانسیل آهن اسفنجی مصرفی در BF/BOF به جای فولادسازی قوس الکتریکی که معمولا مصرف آهن اسفنجی آن از آن تداعی می شود مشخص شود. در صورت کمبود چدن مذاب از آهن بریکت گرم نیز می توان استفاده کرد.
حدود 25 سال است که فولادسازان در امریکا به طور موفقیت آمیزی از آهن بریکت گرم استفاده می کنند، بنابر این هیچ گونه ریسک فناوری در استفاده از آن وجود ندارد. علاوه بر این شناخت بهترین فناوری های موجود برای کاهش تولید CO2 اهمیت دارد.
ظرفیت جدید آهن اسفنجی
حدود 16 میلیون تن در سال ظرفیت آهن اسفنجی از شروع سال 2014 در دست احداث بوده که شامل 5.5 میلیون تن هند، مصر 3.5 میلیون تن و امریکا 2 میلیون تن است.
متال اینوست روسیه در حال افزایش ظرفیت از 1.8 میلیون تن در سال به 4.5 میلیون تن در سال تا سال 2016 است و حتی چین اقدام به احداث تعدادی واحد جدید( برای استفاده از گاز سنتز بر مبنای زغال) کرده است. اگر چه کل افزایش ظرفیت در دست اجرا کمتر از یک میلیون تن در سال خواهد بود. جمهوری اسلامی ایران نیز طرح های توسعه قابل توجهی را در دست اجرا دارد.
برای احداث واحدهای بیشتری در امریکا مذاکراتی در دست پیگیری است که پشتوانه آن عرضه گاز ارزان است.
که می توان پیش بینی کرد که به ظرفیت تولید آهن اسفنجی در امریکا در 10 سال آینده 10 میلیون تن افزوده خواهد شد. اگر چه شاهد بهبود ضعیف شرایط اقتصادی هستیم اما متاسفانه بازگشت ظرفیت قابل توجه کنونی تولید آهن اسفنجی در ونزوئلا با مشکلات تامین نقدینگی و گندله روبرو شده است.
با توجه به اینکه انواع فناوری های میدرکس زغالی در هند احداث و راه اندازی شده است می توان آن را به صورت آزمایشی در سایر مناطق زغالدار و بدون گاز به کار گرفت و در واقع استفاده از آن به شرایط گوناگون محلی بستگی دارد.
به عنوان مثال چین در حال حاضر با ظرفیت مازاد کوره بلند مواجه است و نیز احتمال رشد عرضه قراضه داخلی وجود دارد و این بدین مفهوم است که در واقع این کشور دارای تقاضا و سایر راه های تامین متالیک های آهندار است.
همیشه بین گزینه آهن قراضه ، آهن اسفنجی یا چدن یک توازن وجود دارد . اگر شما به چدن نیاز دارید اما کوره بلند برای تولید آن ندارید، آهن اسفنجی بهترین متالیک جایگزین است.
در شرایطی تولید چدن می تواند ارزش اقتصادی بیشتری نسبت به فروش محصول آهن تجاری داشته باشد . چین دارای اولویت های اقتصادی متفاوتی است که در بلندمدت به دلایل ملاحظات زیست محیطی ، تولید آهن اسفنجی می تواند بر تولید چدن توسط کوره بلند اولویت داشته باشد که عامل مهمی برای گزینه های آتی چین محسوب می شود.
نشریه میدرکس در سال 2013 فهرست اسامی شش واحد احیای مستقیم میدرکس را که قرار بود در 16 دوره در سال 2014 راه اندازی شوند را اعلام کرد:
مدول 1.76 میلیون تن در سال Esisco در شهر سادات مصر سال گذشته راه اندازی شد و قرار است در سه ماهه اول امسال به بهره برداری برسد. سایر پروژه ها عبارتند از جیندال ، JSW هند، فوست آلپین در امریکا، صبا در بندرعباس ایران ( 1.5 میلیون تن در سال – مدول میدرکس کوبه استیل ژاپن) برای تولید آهن اسفنجی و Lgok در گوبین روسیه که در دست ساخت است.

چشم انداز بازار
با توجه به نیاز امریکا به آهن اسفنجی DRIشرکت NUCOR یک واحد جدید 2.5 میلیون تنی در ماه نوامبر راه اندازی کرد.
این کشور سالانه 4.5 میلیون تن چدن از کشورهای برزیل ، روسیه و اکراین وارد می کند. در طی یک ماه اخیر قیمت های چدن امریکا کاهش پیدا کرده است و قیمت آهن قراضه حدود 100 دلار در هر تن تنزل داشته است. قبل از این کاهش قیمت قراضه با وجود افت قیمت سنگ آهن و فولاد ثابت بود اما در حال حاضر قیمت آهن قراضه همسو با هزینه تولید چدن مذاب است.
قیمت آهن اسفنجی معمولا پایین تر از آهن قراضه ( بدون درنظر گرفتن هزینه مواد اولیه برای تولید آن مانند گاز طبیعی و گندله گرید احیا مستقیم که از نظر تاریخی در سطح پایین تری هستند) است.
آهن قراضه و چدن هنوز می تواند در کوتاه مدت رقابتی تر شوند.
پتانسیل خاورمیانه
عرضه کنندگان آهن اسفنجی خاورمیانه نشان دادند که به دلیل هزینه های پایین تولید دارای توانایی رقابت در شمال شرق و جنوب شرقی آسیا را در صورت لزوم دارند اما در حال حاضر می خواهند تولیداتشان را به فولادسازان منطقه عرضه کنند.
ایران یک تولیدکننده بزرگ و مهم آهن اسفنجی است که دارای توان بالقوه آنی و طرح های توسعه بزرگی است. اما اگر چه راههایی را برای صادرات پیدا کرده است اما تحریم غرب آینده تاثیرات آن بر روی بازارهای جهانی را نامشخص کرده است.
این کشور در سال 2014 حدود 14.5 میلیون تن آهن اسفنجی تولید کرده است .
متال بولتن معتقد است اگر چه ظرفیت تولید آهن اسفنجی و آهن بریکت گرم در منطقه خاورمیانه و شمال افریقا رو به افزایش است، رشد موازی ظرفیت فولادسازی قوس الکتریکی تقاضا برای متالیک های آهنی را نسبت به عرضه آن بالاتر خواهد برد. بنابر این خاورمیانه را به یک وارد کننده آهن قراضه تبدیل خواهد کرد تا کسری خود را جبران کند.
در حال حاضر این روند تازه در مصر دیده شده است.