نگاهی به ذخائر مواد اولیه فولاد‌سازی در جهان

دو روش اصلی فولادسازی، یکی کوره بلند و کوره اکسیژنی قلیایی و دیگری کوره قوس الکتریکی است.

مهم‌ترین مواد اولیه مورد نیاز یک کارخانه فولادسازی نیز شامل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهک و‌آهن قراضه هستند. مواد اولیه مورد نیاز در روش نخست به‌طور میانگین 725 کیلوگرم سنگ‌آهن، 645 کیلو‌گرم زغال‌سنگ، 150 کیلو‌گرم سنگ آهک و 138 کیلو‌گرم‌آهن قراضه برای تولید یک تن فولاد خام است. در روش دوم مواد اولیه داخل یک کوره الکتریکی شارژ می‌شوند. مواد اولیه مورد نیاز این روش عبارتند از،‌آهن قراضه اولیه یا‌‌آهن احیای مستقیم و الکتریسیته. میزان مصرف میانگین‌آهن قراضه در این روش 1050 کیلو‌گرم، زغال‌سنگ 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 پنج درصد از پوسته زمین را شامل می‌شود. کانی‌های معدنی رایج سنگ‌آهن عبارتند از هماتیت که 70 درصد‌آهن داشته و مگنتیت که 72 درصد‌آهن دارد. میانگین عیار آن در یک کانی‌آهن حدود 60 تا 65 درصد است. بزرگ‌ترین معادن سنگ‌آهن در جهان در کشورهای برزیل، استرالیا، چین، هند، آمریکا و ایالات متحده قرار دارند و میزان موجود سنگ‌آهن در کل معادن جهان 800 میلیارد تن تخمین زده می‌شود که حاوی 230 میلیارد تن‌آهن است. میزان کنونی ذخائر سنگ‌آهن در جهان که آماده بهره‌برداری است، 160 میلیارد تن است. سنگ‌آهن برحسب میزان عیار‌آهن و مقدار مواد تشکیل‌دهنده مطلوب یا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در کیفیت‌های مختلف در بازار به فروش می‌رسد. 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 168/5 دلار در هر تن در بازارهای جهانی به فروش رسیده و این میزان در ماه ژانویه سال 2011 با افزایش قابل‌توجهی به 179/6 دلار در هر تن افزایش یافته است. در ادامه قیمت این محصول نوساناتی داشته و درنهایت قیمت آن در ماه ژوئن 2011 به 170/9 دلار در هر تن رسید.

زغال‌سنگ و کک 
زغال‌سنگ نیز یکی دیگر از مواد اولیه کلیدی در تولید فولاد است. کک با استفاده از فرآیند کربورایزینگ زغال‌سنگ - حرارت دادن زغال‌سنگ در غیاب اکسیژن در درمای بسیار بالا- ایجاد می‌شود و یک عامل احیای اولیه برای سنگ‌آهن است. کک سنگ‌آهن را به‌آهن مذاب اشباع شده از کربن احیا می‌کند که به آن چدن مذاب نیز می‌گویند. 
با استفاده از تکنولوژی PCI یا تزریق پودر زغال ‌در فرآیند تزریق ذرات ‌ریز زغال‌سنگ به داخل کوره بلند می‌توان حدود 30 درصد در مصرف زغال‌سنگ صرفه‌جویی کرد. 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 زغال‌محدود شده، اما به واسطه نیازهای عملیاتی امکان تزریق 200 کیلوگرم پودر زغال‌ به‌ازای هر تن چدن مذاب فراهم آمده است. سالانه 592 میلیون تن زغال‌سنگ یا 12 درصد از کل مصرف زغال‌سنگ سخت برای تولید فولاد استفاده می‌شود. در حال حاضر به‌دلیل نبود عرضه به واسطه شرایط اقلیمی به‌ویژه در استرالیا و همچنین موانع لجستیکی، بازار زغال‌سنگ با کمبود مواجه شده است. میزان ذخائر جهانی زغال کک‌شو نیز 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 141/9 دلار به‌ازای هر تن به فروش رسیده، اما این میزان در ماه ژوئن گذشته به 127/8 دلار به‌ازای هر تن رسید.

‌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 این‌رو 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 در سال 2012 عرضه‌‌آهن 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 کارایی 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 درصد‌آهن قراضه شارژ کرد. قیمت‌آهن قراضه برای کیفیت‌های مختلف بسیار متغیر است. در سال 2008 (می و ژوئیه) قیمت برای ضایعات فولادی ذوب سنگین به 520 دلار در هر تن رسید، در حالی‌که قیمت ضایعات دم قیچی به ازای هر تن به 600 دلار رسید. میزان استفاده از‌‌آهن 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 تن‌‌آهن قراضه فولادی سنگین (HMS1 یک‌چهارم 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 می‌و ژوئن به ترتیب به 430 و 440 دلار به ازای هر تن رسید.