قراضه فلزی چیست؟

در این مقاله سعی داریم شما را با مفهوم و اصطلاح قراضه آهن، انواع آنها و کاربردشان آشنا کنیم، در ادامه با ما باشید.

قراضه آهن و فولاد شاید در نگاه اول کالایی بی استفاده، فاقد ارزش و کارآیی باشد که بهترین راه خلاصی از آن معدوم کردن آن باشد، ولی همین ماده بی ارزش در جایی دیگر حکم طلا پیدا می کند. تا جایی که فولادسازان و کارخانه های مرتبط، بدون قراضه و البته سنگ آهن تقریبا بی کار می شوند .

صنعت بازیافت ، یک صنعت مهم و اساسی در کشور بشمار می آید که طی آن ضایعات و قراضه های آهن و فولاد جمع آوری و با ذوب و تبدیل به شمش ، قابلبت استفاده در صنعت را مجددا پیدا مینماید . شمش تولید شده در کارگاه های ریخته گری به قطعات با ارزش مبدل می گردد و بدینوسیله قراضه و ضایعات آهن و فولاد مجددا به چرخه مصرف وارد می گردد .

امروزه قراضه آهن و فولاد نه تنها در بازار های داخلی ، بلکه در بازارهای جهانی از رونق بسیار خوبی برخوردار است . به عنوان نمونه میزان واردات آهن قراضه به کشورمان در اشکال مختلف معادل ۱۵۰۰۰۰ تن در سال است . این قرضه ها پس از ورود به کشور در دو شکل مورد استفاده قرار می گیرد .

شکل اول: استفاده در کارخانه های ذوب آهن به منظور کاهش دمای ذوب و افزایش راندمان و کیفیت آن

شکل دوم: ذوب قراضه ها و تبدیل آنها به شمش به منظور تولید مواد اولیه مورد استفاده کارگاه های ریخته گری در سطح کشور.

با توجه به مطالب ذکر شده اهمیت این صنعت در کشور مشخص می گردد.

تعریف آهن قراضه و استیل قراضه

آهن قراضه یا استیل قراضه به ضایعات فولادی کم کربن اطلاق می‌شود که ضایعات آهنی یا فولادی یا فولادی ساده و یا آهن قراضه و ضایعات نیز به کار برده می‌شود. آهن و استیل فلزی هستند که اصطلاحا برگشت‌پذیر خوانده می‌شوند. یعنی می‌توان محصولات آهنی و استیل را پس از مصرف، مجددا به صورت قراضه ذوب نمود.

منابع تامین آهن قراضه و قراضه استیل

آهن قراضه از محل دورریز فلزی حاصل از لوازم خانگی و بسته‌بندی مواد غذایی، ضایعات اماکن عمومی، ضایعات صنایع تولیدی و محصولات فولادی و برگشتی ضایعات حاصل از خطوط تولید فولادسازی‌ها، خودروسازی‌ها، پرس‌کاری‌ها، لوازم خانگی‌ سازی‌ها، کشتی‌سازی‌ها، ماشین‌سازی‌ها، قطعه‌سازی‌ها، دکل‌های انتقال نیرو، راه‌آهن، صنایع نفت و پتروشیمی، صنایع کارخانجات سیمان، سدسازی‌ها، پل‌سازی، تاسیسات از هر قبیل، صنایع ماشین‌آلات کشاورزی، آهنگری و ریخته‌گری، آهن‌آلات به جا مانده از خرابی سیل و زلزله، تخریب خانه کلنگی، دمونتاژ کشتی‌ها و واگن‌ قطارها و بازسازی خطوط ریل راه‌آهن و ماشین‌آلات راه‌سازی و انواع خودروهای از رده خارج و بازسازی خطوط تولید تامین می‌شود. تمامی موارد یاد شده به سه دسته تقسیم‌ می‌شوند که عبارتند از:

الف- منابع خانگی

ب- منابع عمومی

ج- منابع صنعتی

انواع آهن قراضه

انواع مرسوم آهن قراضه در بازار عبارتند از: قیچی سنگین، قیچی متوسط، سبک بار، روغنی و پرسی. اما آنچه در بیشتر کارخانجات مصرف کننده داخلی رایج است:‌ ویژه، سنگین ۱، سنگین ۲، متوسط ۱، متوسط ۲، سبک ۱، سبک ۲، سبک ۳، پرسی بدنه، بدنه باز، پرسی مخلوط، سفاله یا تراشه حاصل از تراش‌کاری‌ها به صورت فله و بلوکه یا پرس شده، گالوانیزه (پرسی و باز)، ته پاتیل، پرسی روغنی درجه یک (خرده ورق یا کناره ورق روغنی بلوکه شده ۱۰۰درصد روغنی زنگ نزده) و پرسی روغنی درجه ۲٫

شیوه استفاده از آهن قراضه

معمولا از آهن قراضه در همه جای دنیا برای بازیافت و استفاده مجدد در خطوط تولید بهره‌برداری می‌شود. امروزه در کشورهای پیشرفته ضمن طبقه‌بندی و جداسازی‌های تمیز و دقیق، آن را به‌صورت پودر در آورده و با افزودنی‌های مورد نیاز در صنایع قطعه‌سازی بسته‌بندی شده و به‌فروش می‌رسد. اما همچنان در کشور ما برای ذوب در کوره‌ها کاربرد دارد.

در صنایع ریخته‌گری برای تولید محصولات چدنی از کوره القائی استفاده می‌‌شود که تا ۱۴۵۰‌ درجه سانتیگراد حرارت دارد و در صنعت فولاد سازی از کوره‌های قو‌س‌ الکتریکی که تا ۱۹۵۰‌ تا ۲۰۰۰‌ درجه سانتیگراد حرارت دارد استفاده می‌شود. در ریخته‌گری‌های سنتی هم از کوره‌های گردون حداکثر یک تنی استفاده می‌شود.

ابتدا از آهن قراضه‌های پرسی که از ورق‌های نازک تشکیل شده است در داخل کوره بارگیری می‌کنند و چون این نوع قراضه سریع‌تر ذوب می‌شود، برای شارژ کوره و تقریب یک سوم کوره از این نوع آهن قراضه‌های پرسی استفاده می‌شود و پس از این که این قراضه ذوب شد، قراضه‌هایی با ضخامت بیشتر یا به قول قراضه فروش‌ها کلفت بار را در داخل کوره ‌می‌‌ریزند که با توجه به ذوبی که در داخل کوره وجود دارد، در زمان کمتری این نوع قراضه‌‌‌ها ذوب می‌شود. معمولا در کوره‌ها بین یک ساعت و نیم تا دو ساعت ذوب کامل می‌شود و پس از سرباره یا شلاکه‌گیری، مواد افزودنی جهت استاندارد نمودن ذوب برای محصول خاصی که مورد نظر است، به ذوب اضافه می‌شود. سپس از واحد ذوب نمونه ذوب به آزمایشگاه جهت آنالیز ارسال می‌شود. آزمایشگاه پس از آزمایش‌های شیمیایی و مکانیکی نتیجه را به واحد ذوب اعلام ‌‌می‌کند تا اینکه آنالیز ذوب دقیقا مطابق استاندارد شود. در این صورت است که ضایعات آهن قراضه به محصولی استاندارد تبدیل شده و از هر نظر همانند محصول نو است که از شمش و یا آهن اسفنجی تولید شده است.

معرفی موارد مصرف و کاربرد محصولات

محصولات تولیدی طرح حاضر، شمش فولاد و چدن است که از محل ذوب مجدد آهن و فولاد تولید خواهد شد. گارکاه های ریخته گری شمش های تولیدی طرح حاضر را خریداری کرده و با استفاده از آن انواع قطعات ریخته شده فولاد و چدن را تولید می نمایند . البته لازم به ذکر است که قطعات تولیدی از شمش های مشابه طرح حاضر ، قطعات با خواص مکانیکی پائین خواهند بود .

بررسی کالاهای جایگزین و تجزیه و تحلیل اثرات آن بر مصرف محصول محصولات مورد مطالعه یک محصول واسطه ای است که در تولید محصولات نهایی کاربرد دارند. از طرف دیگر کلیه آنها به عنوان یک مواد اولیه محسوب می گردند . بنابراین نمی توان هیچگونه کالای جایگزین و حتی مشابه برای آنها معرفی کرد.

انواع فلزات کهنه و قابل بازیافت

فلزات باترکیب آهن (آهنی)
فلزات بدون ترکیب آهن

گروه اول شامل فلزاتی می شوند که در ترکیب اصلی آن ها ، آهن به کار رفته باشد ، مانند آهن و فولاد. این گروه در جاهایی مانند : بدنه ماشین های کهنه ، ابزارهای خانگی ، فلزاتی که در ساختار و اسکلت ساختمان به کار می روند ، ریل های راه آهن و . . . به کار می روند .

در کشور ما ، این دسته از فلزات نیز مورد توجه قرار گرفته و در صنعت ایران نقش مهمی دارد .

گروه دوم فلزاتی را شامل می شود که در ترکیب اصلی آن ها آهن وجود ندارد . برای مثال می توان آلومینیم را نام برد که از آن فویل ها و قوطی های کنسرو می سازند . فلزات بدون آهن دیگری هم وجود دارند مانند : مس ، سرب ، روی ، نیکل ، تیتانیوم ، کروم ، کبالت و . . . که نحوه ی بازیافت آن ها در ادامه مورد برسی قرار می گیرد .

تعداد این نوع فلزات از فلزات دارای آهن کمتر است . در هر سال در سراسر جهان، میلیونها تن از این فلزات کهنه در کوره ها ذوب می شوند و ناخالصی های آنها جدا می شود و توسط افراد متخصص قالب گیری و ریخته گری می شود و به اشکال مختلفی در می آید.

چندین راه برای تعیین میزان بازیافت فلزات وجود دارد که مهم‌ترین آن این سه روش است:

میزان کارآمدی بازیافت فلز پس از پایان چرخه حیات (EOL-RR): درصد قراضه تولید شده پس از پایان چرخه حیات (پس از مصرف‌کننده یا کهنه) که به‌صورت موفقیت‌آمیزی بازیافت می‌شود.
درصد قراضه بازیافت شده (RC)یا میزان ورودی بازیافتی (RIR): نسبت قراضه ورودی (جدید به‌علاوه قدیمی) به کل فلز ورودی برای تولید فلز
درصد قراضه کهنه (OSR): نسبت قراضه به کل گردش قراضه (جدید به علاوه قدیمی)

اطلاعات فلزات پایه

فلزات پایه مهم، یک آرشیو آماری بازیافت منظمی دارند. از سال ۱۹۸۰ صنعت آلومینیوم توانسته، کل تولید سالانه خود از قراضه EOL را به چهار برابر رسانده و امروزه میزان قراضه جدید از ۵ میلیون تن تقریبا به ۲۰ میلیون تن افزایش پیدا کرده است.

بنا به گزارش انجمن جهانی آلومینیوم (IAI) بازیافت قراضه کهنه رشد سریع‌تری از خود نشان داده، به‌طوری که از یک میلیون تن در سال ۱۹۸۰ به ۱۰ میلیون تن در سال ۲۰۰۹ رسیده است.

در طی همین مدت تولید آلومینیوم اولیه از ۱۵ میلیون تن در سال به ۴۰ میلیون تن در سال افزایش پیدا کرده و تا سال ۲۰۲۰ تقاضا برای آلومینیوم طبق پیش‌بینی به حدود ۹۷ میلیون تن خواهد رسید که ۳۱ میلیون تن آن از قراضه بازیافتی به دست خواهد آمد.

OSR برای آلومینیوم حدود ۵۰ درصد است، در حالی‌که میزان بازیافت پس از پایان چرخه حیات به‌طور کل ۷۰ درصد است. مورد آخر با توجه به مصرف نهایی آن متغیر است: برای کاربردهای ساختمانی و حمل و نقل، ۹۰ تا ۹۵ درصد قراضه کهنه بازیافت می‌شود. از دهه ۱۹۸۰ بخش حمل و نقل مهم‌ترین منبع تولید قراضه EOL آلومینیوم بوده، در حالی‌که بخش ساختمانی کمتر و آهسته‌تر رو به افزایش بوده است، چون در این بخش عمر محصولات طولانی‌تر است. امروزه قراضه EOL آلومینیوم ۴۲ درصد از بخش حمل و نقل، ۲۸ درصد از صنایع بسته‌بندی، ۱۱ درصد از مهندسی و کابل و ۸ درصد از بخش ساختمانی به‌دست می‌آید.

در آینده با بالا رفتن میزان جمع‌آوری، میزان بازیافت EOL می‌تواند افزایش پیدا کند و بر همین اساس نسبت قراضه کهنه نیز می‌تواند افزایش پیدا کند، اما میزان بازیافت احتمالا افزایش پیدا نخواهد کرد، چون تقاضا افزایش پیدا می‌کند و نیز عمر کاربرد این محصول طولانی است و در نتیجه آن میزان جمع‌آوری قراضه EOL افزایش پیدا کرده است.

طبق گزارش انجمن بین‌المللی مس، مصرف جهانی مس بیش از ۲۳ میلیون تن است که حدودا ۸/۷ میلیون تن آن در سال ۲۰۰۹ از قراضه به دست آمده که میزان کلی مس بازیافتی را به ۷/۳۳ درصد می‌رساند.

این رقم در دهه اخیر بین ۸/۳۶ تا ۷/۳۳ درصد ثابت مانده، چون تقاضا برای مس و کل مصرف قراضه هر دو روندی فزاینده داشته‌اند.

اروپا از جمله روسیه بیشترین بازیافت مس را به نسبت مصرف داشته‌اند، به‌طوری که در سال ۲۰۰۹ حدودا ۷/۴۵ درصد تقاضا از طریق بازیافت به‌دست آمده و رقم درصد بازیافت در طی دهه آخر در محدوده ۴۵-۴۱ درصد ثابت مانده است. در این مدت میزان درصد بازیافت در آمریکای‌شمالی و آسیا در حد ۳۴-۳۰ درصد باقیمانده و آسیا بزرگ‌ترین مصرف‌کننده مس بازیافتی از نظر وزنی است که از سال ۲۰۰۶ تاکنون بیش از ۴ میلیون در سال بوده است.

از کل میزان مس بازیافت شده در جهان، تولید مس ثانویه تصفیه شده از قراضه EOL بالغ بر یک سوم و آلیاژهای ذوب مستقیم از قراضه جدید بالغ بر دو سوم است که انجمن در نظر دارد آخرین آمار بازیافت را در ماه آوریل امسال منتشر کند.

در میان فلزات پایه قلع به‌دلیل افزایش تولید در چین (با بزرگ‌ترین معادن و واحدهای تصفیه قلع در جهان) تولید قلع تصفیه شده ثانویه چین از ۵۵۰۰ تن در سال ۲۰۰۰ به ۴۶۸۰۰ تن در سال ۲۰۱۰ افزایش یافته و در نتیجه تولید ظاهری قلع تصفیه شده ثانویه در جهان به ۶۳۹۰۰ تن افزایش پیدا کرده که معغادل ۳/۱۸ درصد تولید قلع تصفیه شده در جهان است.

اما قلع نیز به‌صورت انواع آلیاژی آن مانند لحیم‌ها و برنز‌ها بازیافت می‌شود. با در نظر گرفتن این موارد تخمین زده می‌شود که ۳۰ درصد قلع مصرفی از مواد ثانویه به‌دست می‌آید.

نیکل یک نمونه فلزی است که عمدتا به شکل آلیاژی از طریق راه‌های مستقل اما نه به صورت فلز خالص بازیافت می‌شود و نیکل اولیه می‌تواند حدودا ۲ درصد محتوی نیکل بازیافتی داشته باشد.

نیکل بیشتر به صورت فولاد ضدزنگ (شامل حدودا ۶۰ درصد تقاضای نیکل) و سایر آلیاژهای مخصوص بازیافت می‌شود. مطالعات نشان می‌دهد که به‌طور متوسط میزان ورودی نیکل بازیافتی ۳۳ درصد است و برای فولاد ضدزنگ به ۴۳ درصد افزایش داشته است. همچنین بررسی‌ها نشان می‌دهد که ۵۷ درصد نیکل به‌صورت EOL بازیافت شده (عمدتا در محدوده حلقه فولاد ضدزنگ) در حالی‌که ۱۴ درصد نیکل EOL در بازیافت نیکل بدون خاصیت (non – functional) عمدتا در محدوده سیستم‌های بازیافت مس و فولادهای کربنی پراکنده بوده و مطالعات جدیدی نیز در این زمینه در دست انجام است.

میزان بازیافت EOL سرب ۷۵ درصد است که صنعت باتری‌سازی ۱۰۰ درصد میزان این بازیافت را افزایش داده که محتوی بازیافتی این فلز تولید شده را به ۶/۵۲ درصد می‌رساند. صنعت سرب قراضه جدیدی تولید نکرده، بنابراین نسبت قراضه کهنه تقریبا ۱۰۰ درصد است.

برای روی حدود ۶۰ درصد تولید از طریق سنگ معدن استخراج شده و ۴۰ درصد تولید از طریق قراضه بدست آمده است.