دستیابی محقق ایرانی به دانش فنی طراحی و ساخت رآکتور بستر سیال
دکتر 'محمد حلالی' روز یکشنبه در گفت و گو با ایرنا به تشریح اهمیت ساخت رآکتور بستر سیال پرداخت و گفت: رآکتور یا کوره بستر سیال ( fluidized bed furnace ) یکی از مهم ترین اختراعات در زمینه مهندسی متالورژی و مهندسی شیمی است که در حوزه متالورژی، از این روش برای فرآیندهای خشک کردن، تکلیس، تشویه و احیاء استفاده می شود.
وی افزود: در کشورهایی مانند هند و برزیل که ضمن دارا بودن رشد بالای صنعتی، از داشتن منابع انرژی فسیلی محروم هستند، از این روش جهت تولید گاز جهت سوخت و احیاء استفاده می شود (پروسه Biogas).
به گفته حلالی، کوره بستر سیال به عنوان آینده صنعت متالورژی استخراجی حرارتی در نظر گرفته می شود و هم اکنون این روش در فرآیند تولید فلزاتی مانند مس، روی، سرب، آلومینیوم و تیتانیوم کاربرد دارد.
وی یادآور شد: طبق جدیدترین اطلاعات، کمپانی پوسکو کره جنوبی اخیرا اقدام به راه اندازی واحدی با ظرفیت 1.2 میلیون تن فولاد با استفاده از این روش کرده است (پروسه FINEX) که در این مجتمع کنسانتره آهن پس از احیاء در کوره بستر سیال، وارد کنورتور فولادسازی می شود و به این ترتیب فرآیند پر هزینه اگلموراسیون عملا حذف می شود.
این پژوهشگر ایرانی اظهار داشت: همچنین در کشور فنلاند با استفاده از کوره بستر سیال (پروسه های Finmet و Fior) از کنسانتره مگنتیتی، آهن اسفنجی تولید می شود و در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی کانادا، استرالیا و آمریکا پروژه های زیادی جهت بهینه سازی کارکرد کوره های بستر سیال در حال انجام است.
وی ادامه داد: با وجود مزیت های بیشمار این پروسه نسبت به روش های قدیمی تر، این روش هنوز در ایران مورد بهره برداری صنعتی قرار نگرفته است و مطابق اطلاعات موجود، فقط در شرکت های آلومینای جاجرم جهت پروسه خشک کردن و در مجتمع سرب و روی بافق جهت تشویه از کوره بستر سیال استفاده می شود که البته هر دو دستگاه از خارج کشور خریداری و نصب شده است.
عضو هیات علمی دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف همچنین به کاربردهای گسترده کوره بستر سیال در صنایع مختلف از جمله صنایع متولوژیکی، مهندسی شیمی، مواد غذایی و حتی محیط زیستی اشاره کرد و گفت: از این کوره می توان برای خشک کردن یا پودر کردن انواع مواد و سوزاندن زباله های خاص در حرارت های بسیار بالا استفاده کرد.
وی که بیش از 12 سال در دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه شریف بر روی طراحی و ساخت کوره بستر سیال و همچنین دستگاه تبدیل زغال سنگ به گاز احیائی کار کرده و آن را به سرانجام رسانده است، تصریح کرد: طراحی و ساخت این کوره به طور کامل در دانشگاه صنعتی شریف انجام گرفته و سیستم تعیین زمان ماند کوره کاملا منحصر بفرد و بدون استفاده از نمونه های خارجی طراحی شده است.
حلالی با بیان اینکه ظرفیت تولید این کوره در حال حاضر حدود یکصد کیلوگرم در روز است، اظهار داشت: با توجه به دانش فنی به دست آمده، امکان ساخت کوره های کوچکتر و بزرگتر برای ما وجود دارد و درصورت تقاضا و سفارش صنایع مختلف، آن را در ابعاد مورد نیاز تولید خواهیم کرد.
وی تاکید کرد: تمام مراحل تست های آزمایشگاهی کوره با موفقیت سپری شده و تاییده های فنی لازم را کسب کرده است و تاکنون از آن جهت تولید اکسید روی از باطله های سرب و روی، استحصال اکسید منگنز از دی اکسید منگنز و احیاء ناقص کنسانتره هماتیتی به مگنتیت استفاده شده است.
مجری پروژه 'طراحی و ساخت کوره بستر سیال جهت انجام واکنش های شیمیایی' عنوان کرد: هم اکنون از این کوره برای انجام دو پروژه کارشناسی ارشد برای تشویه خاکه های سولفیدی روی و سولفیدی مس استفاده می شود.
**ویژگی های دستگاه تبدیل زغال سنگ به گاز احیائی
این محقق ایرانی درباره دیگر دستگاه تولیدی خود با عنوان ' دستگاه تبدیل زغال سنگ به گاز احیائی' نیز توضیح داد: کوره بستر سیال در مراحل ابتدایی از زغال چوب استفاده می کرد که علاوه بر نداشتن صرفه اقتصادی، مشکلات زیست محیطی نیز به همراه داشت ازهمین رو تصمیم گرفتیم، سوخت زغال سنگ را جایگزین آن کنیم.
وی افزود: با توجه به وجود منابع عظیم زغال سنگ حرارتی در ایران و نبود مصرف صنعتی در مقیاس بالا برای آن، زغال سنگ می تواند به عنوان منبع تولید کننده گرما و گاز احیائی مورد استفاده قرار گیرد.
حلالی، قیمت مناسب را از جمله مزیت های استفاده از زغال سنگ حرارتی ذکر کرد و گفت: برخلاف گاز طبیعی، این ماده قابلیت دپو کردن را دارد و برای انتقال آن نیازی به لوله کشی گاز نیست، همچنین با توجه به اینکه طیف استفاده از زغال سنگ حرارتی در کشور گسترده نیست، احتمال قطع شدن عرضه آن در ماه های پر مصرف سال وجود ندارد و در نتیجه می تواند به عنوان سوختی مطمئن مورد استفاده قرار گیرد.
وی خاطرنشان کرد: فولادسازان ایرانی پروسه احیاء مستقیم را به عنوان انتخاب نخست خود در زمینه تولید آهن در نظر دارند و مهم ترین پروسه احیاء آهن مورد استفاده توسط مجتمع های فولاد سازی در ایران پروسه میدرکس است که به هیچ وجه در مقیاس کمتر از حدود 600 هزار تن توجیه اقتصادی ندارد و نمی تواند در مقیاس پائین توسط سرمایه گذاران خصوصی مورد استفاده قرار گیرد.
حلالی تصریح کرد: گذشته از این، در این پروسه علاوه بر نیاز به گندله سازی، از کاتالیست های پایه نیکل (روی آلومینا) برای شکستن گاز طبیعی استفاده می شود که این کاتالیست ها در ایران ساخته نمی شوند و با توجه به نوسانات نرخ ارز خارجی و امکان تحریم مجتمع های صنعتی و همچنین با توجه به مشکلات بانکی موجود جهت انجام تراکنش های بین المللی، دستیابی به روشی کاملا بومی جهت تولید گاز احیائی ضروری و لازم به نظر می رسد.
وی با یادآوری این که پروسه اگلموراسیون تاثیر مهمی بر هزینه تولید فولاد دارد، اظهار داشت: در این پروسه، علاوه بر صرف انرژی و نیاز به منابع مهمی مانند آب شیرین، برخی مواد افزودنی وارد ترکیب کنسانتره می شود که علاوه بر کاهش عیار کنسانتره، می تواند بر پروسه تولید آهن یا فولاد تاثیر سوء داشته باشد.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف اضافه کرد: برای مثال می توان به بنتونیت اشاره کرد که وجود آن در ترکیب گندله باعث کاهش بازیسیته سرباره خواهد شد، در نتیجه برای برطرف کردن این آثار مجتمع های فولادسازی ناگزیر به مصرف بیشتر موادی مانند آهک خواهند بود.
وی با بیان اینکه پروسه اگلموراسیون علاوه بر هزینه های خود، باعث تحمیل هزینه های ناخواسته دیگر نیز خواهد شد، ضمن اینکه عیار کنسانتره نیز کاهش می یابد، گفت: یکی از راههای غلبه بر مشکلات بالا استفاده از زغال سنگ حرارتی جهت ایجاد گاز احیائی در دمای بالا است زیرا گاز حاصله می تواند برای احیاء ناقص یا کامل اکسید آهن به کار برده شود.
حلالی همچنین به کاربردهای گاز حاصله در دیگر پروسه های صنعتی از قبیل خشک کردن، تشویه و تکلیس و احیاء ناقص یا کامل دیگر اکسیدها اشاره کرد و گفت: گاز حاصله می تواند در راکتورهای مختلف از قبیل کوره های دوار، بستر سیال و چند محفظه ای مورد استفاده قرار گیرد، برای مثال راکتور تولید گاز احیائی که در دانشگاه صنعتی شریف توسط مجری این طرح ساخته شده است در حال حاضر گاز احیائی برای کوره بستر سیال را تامین می کند.
وی ظرفیت تولید این طرح را به میزان 200 لیتر گاز در دقیقه در دمای هزار درجه سانتیگراد اعلام کرد و گفت: استفاده از این دستگاه در دماهای پائین تر منجر به تولید حجم بالاتری از گاز خواهد شد.
حلالی، ارزانی قیمت انرژی در کشور، آشنا نبودن صنعتگران با روش های جدید و به روز رایج در دنیا و غیر رقابتی بودن برخی فعالیت های صنعتی را از جمله دلایل ناشناخته و مهجور ماندن این تکنولوژی جدید در کشور عنوان کرد.
وی تصریح کرد: با وجود مزایای فراوانی همچون کاهش هزینه های تولید و صرفه اقتصادی، ارتقای کیفیت محصولات تولیدی و سرعت بخشی به فرآیندهای صنعتی، هنوز بسیاری از صنعتگران کشور نسبت به ویژگی های کوره بستر سیال و دستگاه تبدیل زغال سنگ به گاز احیائی آشنایی چندانی ندارند که امیدواریم آگاهی لازم دراین زمینه ایجاد شود.
