فولاد، به‌عنوان یکی از مواد ساختمانی اساسی، در صنایع مختلف از جمله ساخت و ساز، خودروسازی و صنایع فلزی استفاده می شود. اما، تولید فولاد از مواردی است که نیازمند مصرف بالای انرژی و منابع طبیعی است. به همین دلیل، به دنبال راهکارهایی برای کاهش تولید فولاد از منابع تجدید ناپذیر و همچنین کاهش آلاینده های محیطی مرتبط با فرآیند تولید فولاد، جامعه بین المللی به دنبال فناوری ها و روش هایی برای فولادسازی سبز، یا به عبارت دیگر “فولاد سبز” می‌باشد.
در این مقاله، ما به بررسی روند بازیافت فولاد و نقش آن در فرآیند تولید فولاد سبز می پردازیم. بازیافت فولاد، علاوه بر کاهش استفاده از منابع طبیعی، باعث کاهش انرژی مصرفی و آلاینده های محیطی ناشی از فرآیند تولید فولاد می شود. به همین دلیل، مفاهیم و روش های بازیافت فولاد و نقش آن در ایجاد یک صنعت فولاد سبز و پایدار، در این مقاله از کیلوتن مورد بررسی قرار می گیرد.
منظور از قابل بازیافت چیست؟
اگر یک ماده قابل بازیافت باشد، به این معنی است که زباله های آن می توانند دوباره به مواد قابل استفاده مجدد تبدیل شوند، یا به مرحله قبلی در چرخه زندگی آن بازگردانده شوند. در این حالت، به این معنی است که ضایعات فولادی دوباره به فولاد جدید و قابل استفاده برای کار دیگری تبدیل می شود.
آیا فولاد قابل بازیافت است؟
فولاد به عنوان یکی از قابل بازیافت ترین مواد روی زمین شناخته می شود. این ماده ۱۰۰٪ قابل بازیافت است و تنها در ایالات متحده، سالانه بیش از ۸۰ میلیون تن فولاد بازیافت می شود. این امر باعث می شود که تقریبا ۷۰ درصد از کل فولاد خام تولید شده در این کشور از مواد بازیافتی تامین شود.
چه چیزی باعث بازیافت آن می شود؟
فولاد یکی از اندک موادی است که می تواند به صورت ۱۰۰٪ قابل بازیافت باشد، بدون از دست دادن خواص و ویژگی هایش. این به این معنی است که حتی پس از چندین دوره استفاده و تغییر کاربری، استحکام و کیفیت آن حفظ می شود. علاوه بر این، ویژگی مغناطیسی فولاد باعث می شود که جداسازی آن از سایر مواد و آشغال ها بسیار آسانتر باشد.
بازیافت فولاد نه تنها به محیط زیست کمک می کند، بلکه همچنین در کاهش مصرف انرژی و نیروی کار نیز موثر است. فرایند جمع آوری و بازیافت فولاد نیاز به کمترین انرژی و نیروی کار را دارد، به طوری که به صنایع مختلفی که از فولاد استفاده می کنند، امکان می دهد که از این مواد دوباره استفاده کرده و در عین حال موجب صرفه جویی در منابع طبیعی و انرژی شود.
فولاد چگونه بازیافت می شود؟
هفت مرحله بازیافت فولاد عبارتند از: جمع آوری، جداسازی، تراکم، خرد کردن، حرارت دادن، پالایش و جامد شدن.
۱. جمع آوری
فرآیند بازیافت فولاد با جمع آوری ضایعات فلزی آغاز می شود. کاربران نهایی مانند کارگران صنعتی یا ساختمانی، ضایعات فلزی را در سطل های مشخص شده جمع آوری و آماده تحویل به کارخانه های بازیافت می کنند. گاهی اوقات، صاحب فلز ممکن است نیاز داشته باشد که ضایعات فلزی را به حیاط پیمانکاران منتقل کند تا برای آماده سازی برای بازیافت پردازش شوند.
۲. جدا کردن
در مرحله بعدی، از تجهیزات مغناطیسی تخصصی برای جدا کردن اجسام قابل بازیافت از غیرقابل بازیافت در جریان قراضه ورودی استفاده می شود. مرتب سازی اساسا مرحله کنترل کیفیت در فرآیند بازیافت است. این مرحله بسیار اهمیت دارد زیرا نوع فلزی که بازیافت می شود بر کیفیت محصول نهایی تاثیرگذار است.
اگرچه فولاد به طور کامل قابل بازیافت است، برخی اقلام فولادی ممکن است حاوی مواد غیرقابل بازیافت یا قطعاتی باشند که ممکن است کیفیت محصول نهایی را کاهش دهند. مرتب سازی به بازیافت کنندگان این امکان را می دهد که فولاد با کیفیتی تولید کنند که در برابر چالش های موجود در محیط های صنعتی مقاومت کند.
۳. فشرده سازی
۴. خرد کردن
بعد از فشرده سازی فلز به دسته های قابل کنترل، مرحله بعدی شکستن ضایعات به قطعات کوچکتر است. قطعات فلزی کوچکتر نه تنها فضای کمتری را اشغال می کنند، بلکه به انرژی کمتری برای پردازش نیاز دارند که می تواند انتشار دی اکسید کربن را به حداقل برساند.
۵. گرمایش
در فرآیند گرمایش یا ذوب، قطعات فلزی فولادی روی آتش بزرگ سوزانده می شوند. برای کنترل کیفیت، کارخانه های بازیافت معمولا انواع مختلف فولاد را در کوره های جداگانه قرار می دهند. این فرآیند باعث تبدیل قطعات جامد فولاد به فولاد مایع می شود.
مقدار حرارت در هر کوره به عناصر آلیاژی موجود در فولاد قراضه بستگی دارد. بسته به شدت حرارت و مقدار فلز در حال سوختن، فرآیند ذوب می تواند چند دقیقه یا چند ساعت طول بکشد.
۶. پالایش
پالایش کثیفی، زباله، ذرات و ناخالصی هایی که ممکن است در فولاد ذوب شده وجود داشته باشد را از بین می برد. کارخانه های بازیافت فولاد از روش های مختلفی برای تصفیه فولاد ذوب شده استفاده می کنند. تکنیک های رایج شامل الکترولیز، تقطیر، پالایش ناحیه و کروماتوگرافی هستند.
هر روش تصفیه مزایا و معایب خاص خود را دارد و کیفیت محصول نهایی از یک روش تصفیه به روش دیگر متفاوت است.
۷. انجماد
در این مرحله بعد، فولاد ذوب شده خالص برای خنک شدن و انجماد آماده می شود. کارخانه های بازیافت از سیستم های پیشرفته ای برای انتقال فلز مذاب داغ از محفظه های گرمایش و تصفیه به ظروف خنک کننده استفاده می کنند.
ترکیبات شیمیایی اضافی علاوه بر کمک به تثبیت فولاد مذاب، موجب حفظ خواص مواد مانند وزن، چگالی، هدایت حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی می شود.
بازیافت کنندگان از ظروف ویژه برای شکل دهی فولاد مذاب به فولاد ساختاری استفاده می کنند که در اشکال و اندازه های مختلف برای استفاده در صنایع مختلف وجود دارد. نمونه هایی از فولاد ساختاری عبارتند از تیرآهن I، لوله ها، سه راهی ها، پایه های زاویه دار، مقاطع فولادی توخالی و تیرهای استاندارد آمریکایی.
