کاربرد زغال سنگ در صنعت فولادسازی

طبق آمارهای منتشرشده، بیش از 64 درصد سوخت‌های فسیلی جهان را زغال سنگ تشکیل می‌دهد. این سوخت فسیلی که رایج‌ترین نوع آن هم محسوب می‌شود، کاربردهای بسیار زیادی دارد. استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد به یکی از مهم‌ترین استانداردهای این صنعت تبدیل شده است. بیش از 70 درصد تولیدات فولاد را با استفاده از زغال سنگ می‌سازند. سایر کاربردهای زغال سنگ در فولاد چیست؟ آیا جایگزینی هم برای زغال سنگ در این صنعت وجود دارد؟

زغال سنگ چیست؟

قبل از پرداختن به موضوع استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد، بد نیست کمی بیشتر درباره این ماده بدانید. زغال سنگ یکی از انواع کانی‌های رسوبی است که قابلیت احتراق دارد. این سنگ پرکاربرد به دلیل برخورداری از کربن به تولید انرژی و تامین حرارت کمک می‌کند. رنگ این نوع کانی تیره و مایل به قهوه‌ای است. دستیابی به زغال سنگ در طبیعت کار چندان دشواری نیست. معادن زغال سنگ در سراسر دنیا پراکنده هستند.

تشکیل زغال سنگ

تشکیل زغال سنگ مثل نفت، میلیون‌ها سال طول می‌کشد. این کانی ارزشمند از بقایای گیاهان طی میلیون‌ها سال ایجاد می‌شود. در زغال سنگ مقادیر مختلفی کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن وجود دارد. هر کدام از انواع زغال سنگ‌ها دارای مقادیر مختلفی از این عناصر هستند.

زغال سنگ کاربردهای بسیار زیادی دارد. علاوه بر استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد، صنعت برق هم به وجود آن وابسته است. چرا که تقریبا 40 درصد برق دنیا از طریق سوخت زغال سنگ تامین می‌شود. به همین دلیل نمی‌توان از کنار اهمیت این کانی به سادگی عبور کرد.

مشاهده لیست قیمت روز خرید و فروش زغال سنگ در ایران

زغال سنگ چه کاربردهایی دارد؟

با وجود این که زغال سنگ طی میلیون‌ها سال تشکیل می‌شود، اما پیدا کردن آن کار دشواری نیست و نسبت به نفت استخراج ساده‌تری دارد. زغال سنگ به عنوان یکی از ارزان‌ترین و قابل‌دسترس‌ترین سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر شناخته می‌شود. این محصول کاربردهای زیادی دارد که به شرح زیر هستند:

1. تولید فولاد: کاربرد زغال سنگ در صنعت فولاد به صورت غیرمستقیم است. زغال سنگ را در کوره‌ها می‌سوزانند تا کک زغال ایجاد شود. کک زغال سنگ بعد از آماده شدن، برای ذوب سنگ آهن و تولید انواع فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز آمونیاک حاصل از کک، برای تولید نمک آمونیاک، کود و اسید نیتریک استفاده می‌شود.
2. تولید برق: همانطور که اشاره کردیم، زغال سنگ یکی از مهم‌ترین منابع تامین برق در جهان محسوب می‌شود. زغال سنگ برای تولید برق در دمای بالا می‌سوزد و آب را به بخار تبدیل می‌کند. این بخار برای چرخاندن توربین‌ها در میدان مغناطیسی قوی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این ترتیب زغال سنگ باعث ایجاد برق می‌شود.
3. تبدیل گاز به مایع: از زغال سنگ برای تولید گاز مصنوعی هم استفاده می‌شود. این گاز ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن است. این نوع گازها به عنوان محصول واسطه شناخته می‌شوند که از معروف‌ترین آنها می‌توان به متانول، اوره، هیدروژن خالص و ... اشاره کرد. از تبدیل زغال سنگ به مایع هم سوخت‌های مصنوعی تولید می‌شوند. این نوع محصولات در بازار با عناوین مختلفی از جمله صابون، پلاستیک، رنگ و ... شناخته می‌شوند.
4. زغال سنگ در صنایع مختلف: علاوه بر استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد، صنایع دیگر هم از این سوخت فسیلی بهره می‌برند. از زغال سنگ در صنایع تولید سیمان، دارو، آلومینیوم، کاغذ و بسیاری از صنایع شیمیایی استفاده می‌شود. از زغال سنگ مواد اولیه‌ای مثل سولفات آمونیاک، بنوزل، کریزوت و ... تولید می‌شود.
5. تولید محصولات تخصصی: زغال سنگ یکی از اصلی‌ترین ماده‌های تولید فیبر کربن، کربن فعال و فلزات سنگین محسوب می‌شود.
6. مصارف خانگی: از گذشته در بسیاری از خانه‌ها به دلیل کمبود امکانات از زغال سنگ برای گرمایش و پخت و پز استفاده می‌شد.

بررسی فرایندهای تولید محصولات فولادی

به طور کلی محصولات فولادی به دو صورت تولید می‌شوند؛ روش جانبی و روش غیربهبودی. در روش جانبی ناخالصی‌ها بین 1800 درجه تا 3600 درجه فارنهایت پخته می‌شوند. به این ترتیب کربن خالص آنها باقی می‌ماند. این مواد نباید بیش از حد در معرض اکسیژن باشند.

 برای مشاهده  قیمت زغال سنگ حرارتی روی لینک کلیک کنید. 

اهمیت کیفیت زغال سنگ در ساخت انواع محصولات فولادی

دو نوع زغال سنگ کک و غیرکک در صنعت تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. آیا کیفیت این دو زغال سنگ در تولید محصولات باکیفیت فولادی موثر است؟ زغال سنگ کک و غیرکک، روی کیفیت محصولات تولیدی فولادی مثل پروفیل و لوله‌های فولادی تاثیرگذار است. همانطور که می‌دانید زغال سنگ به روش تقطیر ساخته می‌شود. خاکستر زغال سنگ باید کمتر از 10 درصد جرم اصلی نگهداری شود. نمونه‌های تولیدشده این محصول، مواد غیرقابل احتراق را درون خود جای می‌دهند. همچنین می‌توانند درجه حرارت کوره را کاهش دهند.

زغال سنگی که در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد به قیمت و دسترسی آن بستگی دارد. با وجود هجمه منفی زیادی که در مورد زغال سنگ و تاثیرات آن وجود دارد، باز هم انتخاب اول صنعت فولاد برای تولیدات خود، زغال سنگ است. البته بسیاری از این هجمه‌ها درست هستند و نیاز به تفکر بیشتری دارند. از طرف دیگر تقریبا تمام سازه‌های دست بشر به وجود محصولات فولادی وابسته هستند. تصور عدم استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد در حال حاضر کمی سخت به‌نظر می‌رسد.

بررسی تولید محصولات فولادی با روش‌های سنتی

در روش تولید محصولات فولادی از آهن استفاده می‌شود. در این روش ابتدا آهن را با کمک سنگ معدنی ذوب می‌کنند و مگنتیت تولید می‌شود. ذوب شدن آهن در دمای بیشتر از 1300 درجه اتفاق می‌افتد. بعد از این که ترکیب مورد نظر به شکل قطعات شمش درآمد، می‌توان آن را تغییر داد. این ماده جدید که حاوی 4.5 درصد کربن است، شکنندگی دارد. استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد به قرن‌های گذشته برمی‌گردد.

ساخت اولین محصولات فولاد حدود 1800 سال پیش از میلاد مسیح در آناتولی آغاز شد. بعد از آن نوبت به چین، آفریقا و هندوستان رسید که تولید فولاد را آغاز کنند. از قرن یازدهم استفاده از کک برای تولید فولاد هم آغاز شد. کک انرژی بالاتری نسبت به زغال سنگ دارد و برای تولیدات با فرایند ذوب کردن مناسب‌تر است. امروزه اغلب محصولات فولادی را با استفاده از زغال سنگ، کک و اکسید آهن تولید می‌کنند. بسیاری از کشورها با تولید و صادرات محصولات فولادی، توانسته‌اند درآمدهای بسیار بالایی به دست بیاورند.

استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد ضرورت دارد؟

با توجه به آسیب‌هایی که استفاده از زغال سنگ برای محیط زیست و سلامت انسان‌ها دارد و از سوی دیگر تجدیدناپذیری این سوخت فسیلی، بسیاری از محققان به دنبال مواد یا روش‌های جایگزین زغال سنگ هستند. همچنین آنها در پی یافتن راه‌حلی برای کاهش یا از بین بردن گازهای منتشرشده در فرایند فولادسازی می‌گردند. یکی از این راهکارها، بازیافت فولاد و تولید برخی محصولات، مثل قوطی‌های فولادی و پروفیل توسط آن است.

برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از استفاده زغال سنگ در صنعت فولاد، باید از کوره‌های قوس الکتریکی استفاده کرد. این کوره‌ها بسیار بهتر از کوره‌های انفجار هستند. بسیاری از کشورهای پیشرفته استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد را کاهش داده‌اند. این کشورها به جای زغال سنگ از روش بازیافت فولاد استفاده می‌کنند و نتیجه آن را هم خواهند دید.

بررسی وضعیت صنعت زغال سنگ در جهان

استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد و سایر صنایع به هزاران سال قبل برمی‌گردد. با این حال گسترش استفاده از این سوخت فسیلی همزمان با رشد انقلاب صنعتی بود. در حال حاضر استفاده از زغال سنگ به یکی از چالش‌های جنجالی و بحث‌برانگیز تبدیل شده است. نمی‌توان از اهمیت زغال سنگ در تولید برق یا انرژی الکتریکی به سادگی گذشت. تقریبا می‌توان گفت صنعت برق جهان، وابسته به وجود زغال سنگ است.

اثرات زیان‌باری که استفاده از زغال سنگ برای محیط زیست و سلامت انسان دارد، باعث شده که بسیاری از کشورهای پیشرفته به دنبال کاهش یا حذف این سوخت فسیلی باشند. از طرف دیگر با توجه به این که زغال سنگ یک سوخت فسیلی تجدیدناپذیر است، استفاده بیش از حد و بی‌رویه از آن می‌تواند این منبع عظیم را برای همیشه نابود کند.

طبق گزارشی که آژانس بین‌المللی انرژی ارائه کرده است، میزان برق تولیدی با استفاده از زغال سنگ در سالیان گذشته افزایش چشمگیری داشته است. طبق این آمار پیش‌بینی می‌شود تا سال 2040 استفاده از زغال سنگ بیشتر هم بشود. به این ترتیب صنعت برق همچنان به زغال سنگ وابسته خواهد بود و استخراج این سوخت فسیلی، هنوز هم یک سرمایه‌گذاری پرسود محسوب می‌شود. البته فقط صنعت برق به این ماده ارزشمند وابسته نیست. استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد هم بسیار گسترده است. به طوری که بیش از 70 درصد محصولات فولادی جهان با زغال سنگ تولید می‌شود.

کلام پایان​ی

در این مطلب به بررسی استفاده از زغال سنگ در صنعت فولاد پرداختیم. صنعت فولاد یکی از مهم‌ترین صنایع جهان محسوب می‌شود. به همین دلیل استفاده از زغال سنگ در این صنعت به یکی از مهم‌ترین ارکان آن تبدیل شده است. امروزه چیزی در حدود 70 درصد از محصولات فولادی با استفاده از زغال سنگ تولید می‌شوند. این موضوع اهمیت و کاربرد زغال سنگ را نشان می‌دهد. البته امروزه بسیاری از کشورهای پیشرفته به دنبال جایگزینی برای زغال سنگ در صنعت فولاد هستند که یکی از این جایگزین‌ها، بازیافت فولاد است.