پایان عصر کک؟

به گزارش می‌متالز، با افزایش فشار‌های زیست‌محیطی و تعهدات جهانی برای کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای، شرکت‌های پیشرو به دنبال راه‌حل‌های انقلابی برای گذار به این سمت اهداف هستند. یکی از مهم‌ترین ابتکارات اخیر در این زمینه، همکاری بین شرکت‌های بین‌المللی پریمتالز تکنولوژیز، میتسوبیشی، فوست‌آلپین و ریوتینتو برای توسعه کارخانه‌ای مبتنی بر هیدروژن است که پتانسیل تولید آهن با انتشار نزدیک به صفر (net-zero) را دارد. این پروژه که با نام Hy۴Smelt شناخته می‌شود، نقطه عطفی در مسیر تحول صنعت فولاد به سمت تولید سبز محسوب می‌گردد. این همکاری در آوریل ۲۰۲۵ با امضای توافق‌نامه رسمی اعلام شد.

کارخانه در مقیاس صنعتی در سایت فوست‌آلپین در لینز اتریش ساخته می‌شود. عملیات ساخت در سپتامبر ۲۰۲۵ آغاز شده و راه‌اندازی آن برای پایان سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده است. ظرفیت تولید این کارخانه حدود ۳ تن آهن مذاب در ساعت خواهد بود و از فناوری‌های HYFOR و Smelter شرکت پریمتالز و میتسوبیشی استفاده می‌کند. این پروژه پیشرفت مهمی در تولید آهن با نگاه آینده‌نگرانه به شمار می‌رود. برای اولین بار، یک فرآیند تولید پیوسته مذاب با احیا مستقیم مبتنی بر هیدروژن اجرا خواهد شد.

فناوری HYFOR اولین فناوری احیا مستقیم سنگ‌ آهن ریزدانه در جهان است که نیازی به مراحل آگلومراسیون مانند گندله‌سازی یا سینترسازی ندارد. این ویژگی آن را بسیار انعطاف‌پذیر و اقتصادی می‌کند، زیرا می‌تواند از انواع متنوع سنگ‌ آهن ریزدانه استفاده کند بدون اینکه نیاز به تبدیل آن به گندله باشد. این ویژگی کلیدی، هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد و امکان استفاده از انواع سنگ‌ آهن درجه پایین تا متوسط (که بخش عمده ذخایر جهانی را تشکیل می‌دهند) را فراهم می‌کند. از سال ۲۰۲۱، یک کارخانه آزمایشی HYFOR در سایت دوناوویتس فوست‌آلپین راه‌اندازی شده و تولید‌های آزمایشی موفق متعددی با انواع مختلف سنگ‌ آهن جهانی را پشت سر گذاشته است.

در فرآیند HYFOR، سنگ‌ آهن ریزدانه و فوق‌ریزدانه (ذرات کمتر از ۰٫۱۵ میلی‌متر) در یک راکتور بستر سیال با هیدروژن احیا می‌شود و محصول آهن احیاشده اولیه تولید می‌شود. این فرآیند در دما‌های نسبتاً پایین‌تر عمل می‌کند (سنگ‌ آهن در واحد پیش‌گرمایش تا دمای بیش از ۸۰۰ درجه گرم می‌شود) و بازدهی بالایی دارد. بعد از پیشگرم، در مرحله احیا هیدروژن به‌ عنوان گاز احیاکننده عمل می‌کند و آهن با متالیزاسیون بالا تولید می‌شود. نهایتاً DRI داغ (حدود ۶۰۰ درجه) از راکتور خارج می‌شود. این فرآیند دمای گاز احیایی پایین‌تری نسبت به فناوری‌های سنتی دارد و بازدهی انرژی بالایی ارائه می‌دهد. ترکیب فرآیند HYFOR با کوره ذوب یا Smelter اجازه می‌دهد تا DRI به آهن مذاب تبدیل شود که مستقیماً برای فولادسازی قابل‌استفاده است. Smelter، کوره‌ای است که با انرژی تجدیدپذیر کار می‌کند و برای ذوب و احیا نهایی آهن اولیه استفاده می‌شود. این فرآیند تولیدکننده فلز مذاب با پتانسیل انتشار نزدیک به صفر برای کارخانه فولادسازی است. محصول جانبی شامل سرباره ارزشمندی است که می‌تواند به‌ عنوان جایگزین کلینکر در صنعت سیمان استفاده شود. هیدروژن سبز موردنیاز پلنت Hy۴Smelt از کارخانه الکترولیز H۲Future موجود در سایت فوست‌آلپین تأمین می‌شود. کارخانه Hy۴Smelt بر پایه طراحی مدولار ساخته می‌شود که امکان مقیاس‌پذیری آسان را فراهم می‌کند. تمرکز اصلی این کارخانه بر سنگ‌ آهن‌های دارای عیار کم تا متوسط است.

فوست‌آلپین با greentec steel، برنامه مرحله‌ای روشنی برای تولید فولاد با انتشار نزدیک به صفر دارد. در گام اول، یک کوره قوس الکتریکی با انرژی سبز در هر یک از سایت‌های لینز و دوناوویتس از سال ۲۰۲۷ راه‌اندازی خواهد شد. تا سال ۲۰۲۹، انتشار دی‌اکسیدکربن خود را تا ۳۰ درصد نسبت به سال ۲۰۱۹ کاهش خواهد داد که معادل تقریباً ۵ درصد از کل انتشار سالانه دی‌اکسیدکربن اتریش است. این برنامه greentec steel را به بزرگ‌ترین برنامه حفاظت از آب‌وهوا در اتریش تبدیل می‌کند.

استراتژی بلندمدت استفاده از هیدروژن سبز برای دست‌یابی به تولید فولاد کربن‌صفر است. این پروژه بزرگ‌ترین ابتکار تحقیقاتی حفاظت از آب‌وهوا در اتریش است و بودجه آن از منابع متعدد تأمین می‌شود: برنامه TOI دولت فدرال اتریش، ابتکار Twin Transition از طریق صندوق تحقیقاتی زغال‌ سنگ و فولاد اتحادیه اروپا و مشارکت هیدروژن پاک اتحادیه اروپا.

ریوتینتو ورودی فنی به پروژه ارائه خواهد داد و ۷۰ درصد سنگ‌ آهن موردنیاز کارخانه جدید را از سایت‌های جهانی خود تأمین می‌کند. این شرکت همچنین از پریمِتالز تکنولوژیز برای تسریع تجاری‌سازی این فناوری حمایت خواهد کرد. هدف کنسرسیوم پیشبرد توسعه و پذیرش فناوری آهن‌سازی بستر سیال برای تولید آهن مبتنی بر مواد خام ریزدانه است که جایگزین جذابی برای فناوری کوره شفت ارائه می‌دهد، زیرا نیازی به گندله‌سازی ندارد و می‌تواند مزایای قابل‌توجهی برای هر دو طرف، فولادسازان و معدن‌کاران، به همراه داشته باشد. همچنین این ترکیب برای اولین بار در مقیاس صنعتی، یک فرآیند پیوسته تولید آهن مبتنی بر هیدروژن ایجاد می‌کند که جایگزین جذابی برای کوره‌های بلند سنتی بر پایه زغال‌ سنگ و کک به‌ عنوان اصلی‌ترین مسیر تولید فولاد بر پایه سنگ‌ آهن به شمار می‌رود.

انتظار می‌رود فناوری Hy۴Smelt از سال ۲۰۲۸ به‌ صورت تجاری در دسترس قرار گیرد. این پروژه داده‌های ارزشمندی برای بهینه‌سازی فرآیند، کاهش هزینه‌ها و افزایش قابلیت اطمینان فراهم خواهد کرد. از نظر مهندسی، موفقیت آن می‌تواند الگویی برای کارخانه‌های بزرگ‌تر باشد. مزایای فنی پروژه شامل انعطاف‌پذیری در استفاده از سنگ‌ آهن‌های مختلف، مصرف انرژی تجدیدپذیر، تولید سرباره قابل بازیافت (برای صنعت سیمان) و امکان ادغام با شبکه برق سبز است و مزایای اقتصادی قابل‌توجهی ازجمله استفاده از سنگ‌ آهن ارزان‌تر و کاهش هزینه‌های آماده‌سازی را به همراه دارد. پروژه Hy۴Smelt نه‌تنها یک ابتکار فنی، بلکه نمادی از همکاری کامل زنجیره ارزش (معدن‌کاری، فناوری و تولید فولاد) است. با تمرکز بر جزئیات مهندسی مانند بستر سیال، ذوب الکتریکی و استفاده از هیدروژن سبز، این پروژه مسیر را برای جایگزینی کوره‌های بلند سنتی هموار می‌کند.

البته با وجود پیشرفت‌ها، هنوز هم چالش‌هایی وجود دارند. تولید هیدروژن سبز (با الکترولیز آب و برق تجدیدپذیر) هنوز گران است و نیاز به زیرساخت‌های عظیم دارد. مقیاس‌پذیری فناوری از آزمایشگاهی به صنعتی، تأمین مداوم هیدروژن و رقابت اقتصادی با روش‌های سنتی نیز هنوز از مسائل کلیدی هستند. بااین‌حال، پروژه‌هایی مانند Hy۴Smelt، HYBRIT در سوئد و ابتکارات مشابه در آلمان و خاورمیانه نشان می‌دهند که صنعت فولاد در حال تغییر اساسی است. طبق پیش‌بینی‌ها، تا سال ۲۰۵۰، بخش قابل‌توجهی از تولید فولاد جهان می‌تواند به روش‌های کم‌کربن یا کربن‌صفر گذار کند. با موفقیت چنین پروژه‌هایی راه برای تجاری‌سازی گسترده باز شده و صنعت فولاد، که زمانی نماد آلودگی صنعتی بود، اکنون می‌تواند پیشتاز تحول سبز شود. این همکاری استراتژیک، امید‌های زیادی برای تولید فولاد پایدار و آینده‌ای پاک‌تر ایجاد کرده است.

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین