فرایند کامل ذوب آهن قراضه

ذوب قراضه‌های آهن يکی از مراحل اساسی در بازيافت فلزات و تامين مواد اوليه برای صنايع فولادی است. در اين روش، ضايعات فلزی جمع‌آوری و پس از جداسازی، آماده‌سازی و پاکسازی، وارد کوره می‌شوند تا به فلز مذاب تبديل شوند. استفاده از آهن قراضه باعث کاهش مصرف منابع طبيعی، صرفه‌جويی در انرژی و کاهش انتشار آلاینده‌ها می‌شود. به همين دليل، صنايع فولادسازی به شکل گسترده از اين روش برای توليد فولادهای جديد استفاده می‌کنند. درک دقيق اين فرایند به ما کمک می‌کند تا ارزش اقتصادی و محيط‌زيستی آن را بهتر ببينيم و با مراحل تخصصی آن آشنا شويم.

آهن قراضه چیست؟

آهن قراضه به مجموعه ضايعات فلزی گفته می‌شود که عمر مفید یا قابلیت استفاده در شکل اولیه خود را از دست داده‌اند اما هنوز ارزش بازيافت دارند. اين ضايعات می‌توانند از صنايع فولادسازی، کارگاه‌های توليدی، ساختمان‌های تخريب‌شده، ماشين‌آلات فرسوده، خودروهای خارج از رده و حتی وسايل خانگی قديمی به‌دست بيايند.

آهن قراضه پس از جمع‌آوری، دسته‌بندی و پاکسازی وارد چرخه بازيافت می‌شود و در کوره‌های ويژه ذوب شده و دوباره به محصولات فولادی جديد تبديل می‌شود. استفاده از آهن قراضه نه‌تنها هزينه توليد را کاهش می‌دهد بلکه مصرف مواد اوليه معدنی و انرژی را هم کم می‌کند و اثرات مثبت زيادی بر محيط‌زيست دارد.

مراحل ذوب آهن قراضه

ذوب آهن قراضه در سه مقياس کاملا متفاوت امکان‌پذیر است. تفاوت اصلی اين سه سطح در ظرفيت، نوع تجهيزات، ميزان انرژی، خطرات و کيفيت محصول نهايی است. با وجود اينکه اصول کلی ذوب در همه‌ی آن‌ها يکسان است، اما هر سطح منطق، ابزار و رويکرد مخصوص خود را دارد. این سه رده از ذوب آهن عبارت‌اند از:

• ذوب آهن قراضه صنعتی در کارخانجات فولادی
• ذوب کارگاهی و نيمه‌صنعتی
• ذوب آهن در خانه

ذوب آهن قراضه صنعتی

در مقياس صنعتی، ذوب آهن قراضه يک فرآيند کاملا مهندسی‌شده، سريع و با راندمان بالاست. در اين روش، از کوره قوس الکتريکی EAF استفاده می‌شود که قادر است ده‌ها تن قراضه را مانند ضایعات برش لیزری آهن، در کمتر از يک ساعت به فولاد مذاب تبديل کند.

این فرآیند در کوره قوس الکتریکی با شارژ قراضه دسته‌بندی‌شده از طریق سبدهای مخصوص آغاز می‌شود. سپس، انرژی اصلی ذوب توسط قوس الکتریکی بسیار قدرتمند که بین الکترودهای گرافیتی و فلز برقرار می‌شود، تأمین می‌گردد. در حین ذوب، مواد تمیزکننده مانند آهک به مذاب اضافه می‌شوند؛ این مواد ناخالصی‌ها را جذب کرده و لایه‌ای کف‌مانند به نام سرباره روی سطح فلز تشکیل می‌دهند. همچنین، اکسیژن نیز به داخل مذاب تزریق می‌شود تا ناخالصی‌های مضر نظیر فسفر را بسوزاند و حذف کند. این مراحل تضمین می‌کنند که فولاد مذاب نهایی، ترکیب شیمیایی و کیفیت مورد نظر را داشته باشد.

در ادامه، ترکيب شيميايی فولاد با افزودن فروآلياژها تنظيم می‌شود .در نهايت، وقتی دما به حدود ۱۶۳۰ تا ۱۶۵۰ درجه می‌رسد، مذاب در پاتيل تخليه شده و برای پالايش نهايی به واحدهای ثانويه ریخته‌گری منتقل می‌شود. اين روش صنعتی‌ترين، دقيق‌ترين و باکيفيت‌ترين مدل ذوب آهن قراضه است.

ذوب آهن کارگاهی و نيمه‌صنعتی

رايج‌ترين روش ذوب در شهرهای ايران ذوب قراضه آهن به روش کارگاهی است. در اين روش که برای ذوب 50 کیلو تا 10 تن قراضه آهن مناسب است، معمولا از کوره‌های القايی فرکانس متوسط استفاده می‌شود. اين کوره‌ها نسبت به EAF ساده‌تر، کم‌هزينه‌تر و مناسب برای توليد قطعات و فولادهای عمومی هستند.

با توجه به قیمت ورق سیاه امروز ضایعات و قراضه‌های آهنی که قابل بازیافت هستند ارزش بسیاری دارند. در روش کارگاهی، قراضه ابتدا پاکسازی و خرد می‌شود تا ورود آن به کوره آسان باشد. سپس کوره روشن شده و به دماي مناسب می‌رسد. با افزوده شدن قراضه، حرارت القايی باعث ذوب شدن تدریجی فلز می‌شود. وقتی آهن ذوب شد، دمای آن اندازه‌گيری و ترکيب آن تنظيم می‌شود؛ برای مثال با افزودن مقدار دقيق آلومينيوم، فروسيليس يا فرومنگنز آلیاژ مورد نیاز ساخته می‌شود. در پايان، سرباره جدا و فولاد مذاب در قالب‌های ماسه‌ای يا فلزی ريخته می‌شود.

ذوب آهن قراضه در خانه

ذوب آهن قراضه در خانه یا پارکینگ منزل به دلیل نیاز به دمای ذوب بسیار بالا حدود ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و خطرات جدی، برای اکثر افراد با تجهیزات خانگی استاندارد ممکن نیست. با این حال، بسیاری از علاقه‌مندان حوزه ریخته‌گری، کار خود را با فلزات زودذوب‌تری مانند آلومینیوم آغاز می‌کنند و تمرکز روی درآمد ذوب قوطی رانی و سایر ضایعات آلومینیومی می‌گذارند. این فرآیند کوچک، نیازمند کوره‌ی کوچک دست‌ساز با آجر نسوز، بوته یا ظرف ذوب گرافیتی و سوخت‌هایی چون زغال چوب مخصوص یا زغال کُک است. در این مقیاس کوچک، با تبدیل قوطی‌های حجیم به شمش‌های خالص، چگالی مواد افزایش یافته و ارزش فروش آن‌ها به بازیافت‌کنندگان بالاتر می‌رود؛ اما برای رسیدن به سود قابل توجه، رعایت نکات ایمنی و کنترل گازهای سمی حاصل از رنگ قوطی‌ها و همچنین مدیریت حجم بالای مواد خام، ضروری است.

مزایای ذوب آهن قراضه

ذوب آهن قراضه يکی از مهم‌ترين و سودآورترين روش‌های تامين مواد اوليه در صنعت فولاد است چراکه قراضه نسبت به سنگ‌آهن و گندله ارزان‌تر است. علی‌رغم هزینه‌ی اولیه قابل توجهی که به قیمت کوره ذوب آهن قراضه مانند کوره‌های قوس الکتریکی و تجهیزات جانبی آن‌ها بستگی دارد، این فرآیند علاوه بر کاهش هزینه‌های تولید، تأثیر مستقیمی بر حفظ محیط‌زیست و بهبود چرخه تولید دارد. مهم‌ترين مزايای این فرآیند عبارت‌اند از:

1. کاهش چشمگير مصرف مواد معدنی
2. صرفه‌جويی قابل توجه در انرژی
3. توليد گازهای گلخانه‌ای کم‌تر
4. کاهش دفن يا انباشت ضايعات فلزی
5. جلوگيری از آلودگی خاک و آب
6. امکان توليد سريع و انعطاف‌پذير
7. کاهش هزينه تمام‌شده محصول
8. کمک به اقتصاد چرخشی

سخن پایانی

ذوب آهن قراضه نه‌تنها یک روش کارآمد برای تامين مواد اوليه صنعت فولاد است، بلکه نمونه‌ای ارزشمند از به‌کارگيری منابع موجود و حرکت به‌سوی توليد پايدار محسوب می‌شود. اين فرآيند با کاهش مصرف انرژی، صرفه‌جويی در مواد معدنی و جلوگيری از آلودگی‌های زيست‌محيطی، نقش مهمی در توازن ميان صنعت و طبيعت دارد. از سوی ديگر، انعطاف‌پذيری در توليد، کاهش هزينه‌ها و قابليت استفاده در مقياس‌های صنعتی و کارگاهی، آن را به روشی فراگير و اقتصادی تبديل کرده است. درمجموع، بازیافت و ذوب قراضه آهن مسيری است که به توسعه پايدار، استفاده بهينه از منابع و پيشرفت صنعت فولاد کمک می‌کند.به شرط آن که روش مورد استفاده برای این کار ایمنی را به خطر نیاندازد.