نگاهی به ذخایر و معادن بزرگ سنگ‌آهن در جهان

مواد اولیه مورد نیاز فولادسازی

مهم‌ترین مواد اولیه مورد نیاز یک کارخانه فولادسازی شامل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهک و آهن قراضه هستند.

دو روش اصلی فولادسازی و مواد اولیه مورد نیاز هر روش به شرح زیر هستند:

اولین روش فولادسازی در واحدهای فولادسازی بوسیله کوره بلند (BF) و کوره اکسیژنی بازی (BOF) است که مواد اولیه مورد نیاز در این روش عبارتند از سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهک و آهن قراضه. به‌طور میانگین در این روش بالغ بر 725/1 کیلوگرم سنگ‌آهن، 645 کیلوگرم زغال‌سنگ، 150 کیلوگرم سنگ آهک و 138 کیلوگرم آهن قراضه برای تولید یک تن فولاد خام، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دومین روش فولادسازی در کوره قوس الکتریکی (EAF) است که مواد اولیه داخل یک کوره الکتریکی شارژ می‌شوند. مواد اولیه مورد نیاز این روش عبارتند از آهن قراضه اولیه و یا آهن احیای مستقیم (DRI) و الکتریسیته. میزان مصرف میانگین آهن قراضه در این روش با لغ بر 1050 کیلوگرم، زغال‌سنگ بالغ بر 65 کیلوگرم و سنگ آهک 43 کیلوگرم برای تولید یک تن فولاد خام است.

سنگ‌آهن

سنگ‌آهن یکی از فراوان‌ترین عناصر فلزی موجود در زمین است. اکسید آن حدود 5 درصد از پوسته زمین را شامل می‌شود. کانی‌های معدنی رایج سنگ‌آهن عبارتند از هماتیت (Fe2O3) که 70 درصد آهن داشته و مگنتیت (Fe3O4) که 72 درصد آهن دارد. میانگین عیار آن در یک کانی آهن حدود 60 تا 65 درصد است، اما در رابطه با این ماده اولیه می‌توان به نکات زیر اشاره کرد:

ـ بزرگ‌ترین معادن سنگ‌آهن در جهان در کشورهای برزیل، استرالیا، چین، هند، آمریکا و ایالات متحده قرار دارند.

ـ میزان موجود سنگ‌آهن در کل معادن جهان بالغ بر 800 میلیارد تن تخمین زده می‌شود که حاوی 230 میلیارد تن آهن است.

ـ میزان کنونی ذخایر سنگ‌آهن در جهان که آماده بهره‌برداری هستند بالغ بر 160 میلیارد تن است.

ـ سنگ‌آهن بر حسب میزان عیار آهن و مقدار مواد تشکیل‌دهنده مطلوب یا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در کیفیت‌های مختلف در بازار به فروش می‌رسد.

ـ از لحاظ خواص مکانیکی، کیفیت‌های مختلف سنگ‌آهن به خاکه یا ریز دانه (اندازه ذرات با قطر کمتر از 75/4 میلیمتر)، درشت دانه (Lumb) یا اندازه ذراتی با قطر بیشتر از 76/4 میلیمتر و گندله تقسیم‌بندی می‌شوند. گندله‌ها از طریق فرآیند آگلومراسیون کانی‌های ریزدانه و کانی آهن تغلیظ شده، تولید می‌شوند و اندازه ذرات آنها 55/9 میلیمتر تا 16 میلیمتر است.

ـ از سال 2003 به بعد میزان تقاضای جهانی برای سنگ‌آهن با نرخ سالانه بیش از 12 درصد افزایش یافت که از دلایل عمده آن افزایش در میزان مصرف سنگ‌آهن چین است، در حالی‌که نرخ افزایش تقاضا در دیگر کشورها روند آهسته‌تری را داشت.

در انتهای سال 2010 هر تن سنگ‌آهن با قیمت 5/168 دلار در هر تن در بازارهای جهانی به فروش رسیده و این میزان در ماه ژانویه سال 2011 با افزایش قابل‌توجهی به 6/179 دلار در هر تن افزایش یافته است. در ماه فوریه هر تن سنگ‌آهن به قیمت 2/187 دلار در هر تن به فروش رسید که بالاترین میزان قیمت این محصول در چند ماه اخیر است. در ادامه قیمت این محصول نوساناتی داشته و در نهایت قیمت آن در ماه ژوئن به 9/170 دلار در هر تن رسید. در نمودار زیر میزان عرضه وتقاضای این محصول تا سال 2012 پیش‌بینی شده که روند صعودی آن کاملا مشهود است.

زغال‌سنگ و کک

زغال‌سنگ نیز یکی دیگر از مواد اولیه کلیدی در تولید فولاد است. کک با استفاده از فرآیند کربورایزینگ زغال‌سنگ ( یعنی حرارت دادن زغال‌سنگ در غیاب اکسیژن در درمای بسیار بالا) ایجاد می‌شود و یک عامل احیا اولیه برای سنگ‌آهن است.

کک سنگ‌آهن را به آهن مذاب اشباع شده از کربن احیا می‌کند که به آن چدن مذاب نیز می‌گویند. در رابطه با زغال‌سنگ و کک می‌توان به نکات زیر اشاره کرد.

ـ با استفاده از فرآیند تزریق ذرات‌ ریز زغال‌سنگ به داخل کوره بلند می‌توان حدود 30 درصد در مصرف زغال‌سنگ صرفه‌جویی کرد که به این تکنولوژی PCI یا تزریق پودر زغال‌ می‌گویند. کاربرد فرآیند PCI از 17 میلیون تن در سال 1995 به 24 میلیون تن در سال 2004 افزایش یافت. هرچند استفاده از فرآیند تزریق پودر زغال‌ محدود شده، اما به واسطه نیازهای عملیاتی امکان تزریق 200 کیلوگرم پودر زغال‌ به ازای هر تن چدن مذاب فراهم آمده است.

ـ سالانه 592 میلیون تن زغال‌سنگ یا 12 درصد از کل مصرف زغال‌سنگ سخت برای تولید فولاد استفاده می‌شود.

ـ در حال حاضر بدلیل نبود عرضه به واسطه شرایط اقلیمی بویژه در استرالیا و همچنین موانع لجستیکی، بازار زغال‌سنگ بسیار با کمبود مواجه شده.

ـ میزان ذخایر جهانی زغال کک‌شو حداقل برای 100 سال تخمین زده می‌شود.

با شروع سال 2011 قیمت زغال‌سنگ حرارتی به یکباره با افزایش قابل‌توجهی مواجه شد، اما در ادامه روند نزولی را داشته، به‌طوری که در ماه ژانویه هر تن زغال‌سنگ حرارتی با قیمت 9/141 دلار به ازای هر تن به فروش رسیده، اما این میزان در ماه ژوئن به 8/127 دلار به ازای هر تن رسیده است.

قیمت زغال‌ کک‌شو در سه ماه نخست سال 2011 با قیمت میانگین 3/169 دلار در هر تن به فروش رسیده و پیش‌بینی می‌شود در فصل پاییز این میزان با کاهش همراه شود.


آهن قراضه

آهن قراضه نیز یکی از ورودی‌های مهم در کوره‌های فولادسازی است که تمام روش‌های فرآیند فولادسازی نیازمند این ماده هستند. فولاد یکی از اندک فلزات مغناطیسی است از این رو جداسازی آن از توده مواد زائد آسان است. حدود 80 درصد از فولاد پس از مصرف قابلیت بازیافت دارد.

در بخش‌های مختلف، مقدار بازیافت فولاد برای ساختمان‌ها بالغ بر 85 درصد، برای خودروها 85 درصد، برای ماشین‌آلات 90 درصد و همچنین برای تجهیزات الکتریکی و وسایل خانگی 50 درصد است. پیش‌بینی می‌شود که با کاهش افت تقاضا تا سال 2012 عرضه آهن قراضه نیز کاهش یابد.

فولاد بازیافتی (آهن قراضه) را می‌توان از مواد زائد در کارخانه‌های فولادسازی و ریخته‌گری‌ها (ضایعات داخلی) یا فرآیند‌های تولید پایین‌دستی (ضایعات صنعتی) و محصولات بلااستفاده (ضایعات فرسوده) جمع‌آوری کرد.

میزان فراوانی ضایعات آهنی داخلی یا صنعتی ارتباط نزدیکی با مقدار کنونی تولید داخلی فولاد دارد، در حالی‌که میزان فراوانی ضایعات آهنی فرسوده نیز با مقدار تولید فولاد در گذشته، عمر متوسط محصول و کارآیی برنامه‌های بازیافت مواد، ارتباط مستقیم دارد.

کوره‌های قوس الکتریکی را می‌توان با 90 تا 100 درصد و همچنین کوره‌های بازی دمشی را با بیش از 30 درصد آهن قراضه شارژ کرد.

قیمت آهن قراضه برای کیفیت‌های مختلف بسیار متغیر است. در سال 2008 (می و ژوئیه) قیمت برای ضایعات فولادی ذوب سنگین (HMS) به 520 دلار در هر تن رسید، در حالی‌که قیمت ضایعات دم قیچی به ازای هر تن به 600 دلار رسید. میزان استفاده از آهن قراضه نشان می‌دهد که مصرف این مواد به واسطه محدودیت دستیابی و قیمت آنها و نه ظرفیت فرآوری در واحد‌های فولادسازی جهان، محدود شود، اما با شروع سال 2011 هر تن آهن قراضه فولادی سنگین (HMS1 یک چهارم اینچ) با قیمت 420 دلار به فروش رسید و در ادامه روند صعودی به خود گرفت، به‌طوری که در ماه مارس به قیمت 461 دلار در هر تن رسید که بالاترین مقدار از سال 2008 میلادی است، اما قیمت این محصول در ماه‌های می ‌و ژوئن به ترتیب به 430 و 440 دلار به ازای هر تن رسید.

اطلاعات قیمت زغال‌سنگ حرارتی، سنگ‌آهن و گاز طبیعی توسط صندوق بین‌المللی پول (IMF) بدست آمده است. ارقام ثبت شده در زمینه قراضه فولادی نیز بنابر گزارش موسسه Recycling International است.

قیمت‌های زغال کک‌شو و الکتریسیته نیز از سازمان اطلاعات انرژی (EIA) وزارت انرژی ایالات متحده به‌دست آمده و مابقی ارقام ذکر شده، در این جدول از سایت steelonthenet استخراج شده است. نوع زغال‌سنگ حرارتی استرالیایی بوده و قدرت حرارتی 1200 btu/pound و کمتر از یک درصد گوگرد و 14 درصد خاکستر دارد، این قیمت برحسب قیمت fob بندر نیوکاسل بوده و واحد آن دلار آمریکا به ازای هر تن است.

سنگ‌آهن موجود در این جدول غلظت آهن 55/67 درصدی داشته و بصورت نرمه است و قیمت قراردادی آن فوب اروپا است که برحسب واحد سنت به‌ازای متریک تن خشک (dmtu) است.

گاز طبیعی ذکر شده روسی بوده که آخرین قیمت کشور آلمان و برحسب دلار به ازای هزار مترمکعب گاز است. قراضه آهنی ذکر شده نیز از جنس قراضه فولادی سنگین (HMS1 یک چهارم اینچ) است و برحسب کمترین و بیشترین قیمت در هر ماه بیان شده که برمبنای فوب رتردام و برحسب واحد دلار بر تن است.

قیمت‌های الکتریسیته مصرفی بصورت میانگین ماهانه قیمت‌های ایالات متحده برای مصارف صنعتی و برحسب واحد سنت بر کیلووات ساعت است.

کمال الدین غفوری
منبع: انجمن جهانی فولاد و steel on the net