صنعت تولید سنگ‌آهن به عنوان یکی از مهم‌ترین بخش‌های زنجیره تأمین فولاد، در سال‌های اخیر با چالش‌های متعددی مواجه شده است. این چالش‌ها شامل نیاز به کاهش آلاینده‌ها، بهبود بهره‌وری انرژی و افزایش کیفیت محصول می‌شوند. با توجه به اهمیت سنگ‌آهن در تولید فولاد و تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از فرآیندهای سنتی، صنایع معدنی در جستجوی فناوری‌های نوینی هستند که بتواند این چالش‌ها را پاسخ دهد. این گزارش به بررسی برخی از فناوری‌های نوین مورد استفاده در فرآیند تولید و بهینه‌سازی سنگ‌آهن و تأثیرات آن‌ها بر کاهش مصرف انرژی، انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش بهره‌وری می‌پردازد.
فناوری‌های نوین در فرآیند تولید سنگ‌آهن
1. استفاده از کوره قوس الکتریکی (EAF)
کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace – EAF) به عنوان یکی از فناوری‌های کم‌کربن در فرآیند تولید فولاد شناخته می‌شود. این فناوری که با استفاده از قراضه‌های فولادی یا آهن اسفنجی کار می‌کند، وابستگی به زغال‌سنگ و دیگر سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و میزان انتشار دی‌اکسید کربن را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. EAF به‌ویژه در کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی بسیار محبوب است، زیرا به‌دلیل استفاده از الکتریسیته، اثرات زیست‌محیطی کمتری دارد و می‌تواند به کاهش قابل‌توجه ردپای کربنی در تولید سنگ‌آهن کمک کند.
2. فرآیند احیای مستقیم با گاز طبیعی (DRI)
در فرآیند احیای مستقیم (Direct Reduced Iron – DRI)، سنگ‌آهن بدون نیاز به کربن به آهن اسفنجی تبدیل می‌شود. این فرآیند که در دماهای پایین‌تر و با استفاده از گاز طبیعی انجام می‌شود، موجب کاهش چشمگیر انتشار آلاینده‌ها و همچنین افزایش بازدهی انرژی در مقایسه با کوره‌های بلند می‌شود. همچنین در روش‌های جدیدتر احیای مستقیم، از گازهای کاهش‌دهنده‌ای مانند هیدروژن نیز استفاده می‌شود که به کاهش بیشتر آلاینده‌ها کمک می‌کند. این فناوری در کشورهای با منابع غنی گاز طبیعی نظیر ایالات متحده و خاورمیانه به‌طور گسترده‌ای به کار گرفته شده است.
3. استفاده از فناوری‌های هوش مصنوعی و اینترنت اشیا (IoT)
هوش مصنوعی و اینترنت اشیا در سال‌های اخیر در صنعت معدن و تولید سنگ‌آهن به کار گرفته شده‌اند تا عملکرد سیستم‌ها و فرآیندها را بهینه‌سازی کنند. با استفاده از سنسورهای هوشمند، داده‌های مربوط به شرایط عملیاتی تجهیزات به‌صورت لحظه‌ای جمع‌آوری و تحلیل می‌شود. این داده‌ها می‌توانند به تشخیص زودهنگام نقص‌های فنی و کاهش خرابی‌های ناگهانی کمک کنند و در نتیجه، بهره‌وری و کارایی کلی فرآیند را افزایش دهند.
فناوری‌های جدید برای بهینه‌سازی و کاهش مصرف انرژی
1. سیستم‌های کنترل فرآیند پیشرفته
یکی از روش‌های کاهش مصرف انرژی در تولید سنگ‌آهن، استفاده از سیستم‌های کنترل پیشرفته برای تنظیم دما و فشار در کوره‌ها است. این سیستم‌ها با پایش دقیق فرآیندها و کنترل خودکار شرایط عملیاتی، به بهینه‌سازی مصرف انرژی کمک می‌کنند و بهره‌وری را افزایش می‌دهند. کنترل هوشمند دما و فشار همچنین موجب افزایش کیفیت محصول نهایی می‌شود.
2. بازیافت انرژی حرارتی و استفاده مجدد از آن
در فرآیندهای تولید سنگ‌آهن، انرژی حرارتی زیادی تولید می‌شود که در صورت بازیافت و استفاده مجدد، می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد. در بسیاری از معادن و کارخانه‌های تولید فولاد، سیستم‌های بازیافت حرارت به کار گرفته شده‌اند که انرژی تولیدی را به عنوان منبعی برای گرمایش یا تولید برق استفاده می‌کنند. این فناوری به کاهش هزینه‌های انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.
کاهش اثرات زیست‌محیطی و افزایش پایداری
1. فناوری کربن‌زدایی با استفاده از هیدروژن
یکی از چالش‌های اصلی در فرآیند تولید سنگ‌آهن، انتشار دی‌اکسید کربن است. استفاده از هیدروژن به عنوان عامل احیای سنگ‌آهن به جای زغال‌سنگ، به کاهش چشمگیر انتشار کربن کمک می‌کند. این فرآیند که به نام DRI با هیدروژن شناخته می‌شود، امکان تولید آهن با ردپای کربنی کمتر را فراهم می‌کند. کشورهای دارای منابع تجدیدپذیر نظیر آلمان و ژاپن سرمایه‌گذاری‌های زیادی در این حوزه انجام داده‌اند.
2. تصفیه و مدیریت پسماندهای صنعتی
مدیریت پسماندهای معدنی و صنعتی به یکی از اولویت‌های صنعت سنگ‌آهن تبدیل شده است. با استفاده از فناوری‌های جدید در تصفیه و بازیافت پسماندها، آلودگی محیط زیست کاهش می‌یابد و مواد مفیدی همچون فلزات کمیاب بازیابی می‌شوند. این فرآیندها می‌توانند به کاهش نیاز به منابع جدید و حفظ پایداری زیست‌محیطی کمک کنند.
استفاده از فناوری‌های جدید در فرآیند تولید و بهینه‌سازی سنگ‌آهن، نه‌تنها به کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری کمک می‌کند، بلکه نقش مهمی در کاهش اثرات زیست‌محیطی این صنعت ایفا می‌کند. فناوری‌هایی همچون کوره قوس الکتریکی، احیای مستقیم با گاز طبیعی، هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، همگی به‌عنوان ابزارهایی برای ایجاد تحول پایدار در این صنعت شناخته می‌شوند. با ادامه پژوهش و توسعه این فناوری‌ها، صنعت معدن و تولید سنگ‌آهن می‌تواند به هدف‌های زیست‌محیطی و اقتصادی خود نزدیک‌تر شود و به‌عنوان یکی از صنایع سبز و پیشرو در جهان مطرح شود.
