یک روش جدید برای تولید آهن، نه تنها سریعتر و ارزانتر است، بلکه به گفته پژوهشگران چینی برای محیطزیست نیز بهتر است.
پس از بیش از یک دهه تحقیق فشرده در چین، یک فناوری جدید تولید آهن آماده است تا صنعت جهانی تولید فولاد را متحول کند.
این روش شامل تزریق پودر ریزدانه سنگ آهن به داخل یک کوره با دمای بسیار بالا است که به گفته مهندسان پروژه، واکنشی شیمیایی “انفجاری” را آغاز میکند. نتیجه آن نمایش قطرات آهن مایع قرمز روشن و درخشان است که به پایین کوره ریخته و جمع میشوند و یک جریان آهن با خلوص بالا را تشکیل میدهند که میتواند مستقیماً برای ریختهگری یا “تولید فولاد در یک مرحله” استفاده شود. این به معنای افزایش سرعت تولید آهن به میزان ۳۶۰۰ برابر یا بیشتر است.
به گفته پژوهشگران، این روش جدید بهویژه برای سنگهای آهن با عیار پایین یا متوسط که در چین به وفور یافت میشوند، بسیار خوب عمل میکند.
روشهای موجود تولید آهن به شدت به سنگهای آهن با عیار بالا وابستهاند و چین مقدار زیادی از این سنگها را از استرالیا، برزیل و آفریقا وارد میکند.
طبق محاسبات ژانگ و همکارانش، این فناوری جدید میتواند بهرهوری استفاده از انرژی در صنعت فولاد چین را بیش از یکسوم بهبود بخشد. با حذف کامل نیاز به زغالسنگ، این فناوری همچنین میتواند صنعت فولاد را به هدف مطلوب “انتشار نزدیک به صفر دیاکسید کربن” برساند، به گفته تیم ژانگ.
ظرفیت تولید فولاد چین هماکنون بیش از مجموع خروجی بقیه جهان است. این برتری به چین در صنایع کلیدی مانند راهآهن پرسرعت، کشتیسازی و تولید خودرو مزیت داده است.
با این حال، اتکای آن به فرآیندهای ذوب کوره بلند، که به مقدار زیادی کُک مشتق شده از زغالسنگ نیاز دارد، یک مانع بزرگ برای دستیابی به اهداف بلندپروازانه کاهش کربن چین است.
یکی از چالشهای فنی بزرگ در به واقعیت رساندن آهنسازی فلاش، لانسی است که سنگ آهن را پاشش میکند. سنگ آهن باید در یک فضای برج با دمای بالا و قابلیت احیای بالا و با مساحت سطحی بزرگ پراکنده شود تا انفجار را آغاز کند.
تیم ژانگ یک لانس گردبادی با عملکرد استثنایی توزیع یکنواخت توسعه داده است که قادر به تزریق ۴۵۰ تن ذرات سنگ آهن در ساعت است. یک راکتور مجهز به سه عدد از این لانسها میتواند سالانه ۷.۱۱ میلیون تن آهن تولید کند. طبق مقاله، این لانس “هماکنون وارد تولید تجاری شده است.”
سفر ژانگ با فناوری ذوب فلاش در دهه ۱۹۷۰ آغاز شد، زمانی که او آن را برای تولید مس در مقیاس بزرگ به کار برد. کار او جایزه اول پیشرفت علم و فناوری ملی را در سال ۲۰۰۰ برای او به ارمغان آورد و منجر به انتخاب او به آکادمی مهندسی چین در سال ۲۰۰۳ شد.
امروزه مصرف مس چین تقریباً ۶۰ درصد از تولید جهانی را تشکیل میدهد که گواهی بر تأثیر ماندگار ژانگ در صنعت است.
در حالی که ایده بهکارگیری این فرآیند برای تولید آهن در ایالات متحده شکل گرفت، تیم ژانگ بود که یک فناوری ذوب فلاش را اختراع کرد که قادر به تولید مستقیم آهن مایع بود. آنها در سال ۲۰۱۳ یک حق ثبت اختراع برای آن دریافت کردند و یک دهه بعد را صرف اصلاح این روش کردند.
“آزمایشهای آزمایشگاهی و پایلوت انجامشده اثبات کردهاند که این فرآیند عملی است”، ژانگ نوشت. طبق آمار دولتی، نرخ موفقیت برای فناوریهای جدیدی که آزمایش پایلوت را پشت سر گذاشتهاند، در چین بیش از ۸۰ درصد است.
برای بیشتر تاریخ ثبتشده، چین یک رهبر در تولید آهن و فولاد بوده است. همانطور که شاعر سلسله تانگ، لی بای (۷۰۱-۷۶۲)، یک بار توصیف کرد، کورههای بزرگ تولید آهن در یک شهر آهنسازی در استان امروزی آنهویی، آسمان شب را روشن میکردند.
طبق تخمین مورخ آمریکایی رابرت هارتول، در طول سلسله سونگ در قرن یازدهم، تولید آهن چین به ۱۵۰ هزار تن در سال رسید – رقمی که در کل اروپا تا بعد از آغاز انقلاب صنعتی در قرن هجدهم به دست نیامد.
گزیده جهان فولاد
