خرابکاری صنعتی ، مداخله دولت و یک رقابت زمانی برای جلوگیری از عواقب فاجعه بار-خلاصه ای از یک تریلر سیاسی داستانی و درام در زندگی واقعی که صنعت فولاد انگلیس را در هفته های اخیر پوشش داده است. در مرکز داستان ، کوره های انفجاری سابق در چین در Skuntorpe وجود داشت که در معرض خطر محرومیت قرار گرفتند تا اینکه آنها در املاک اضطراری ایالت قرار بگیرند.
وبلاگ شیمی ممکن است مکانی برای ورود به سیاست اوضاع نباشد ، اما این یک فرصت up -to -date است تا به بسیاری از واکنش های تبدیل شده به فولاد نگاه کند. از این گذشته ، نه اغلب موضوع ، که معمولاً در دروس شیمی ثانویه پوشش داده می شود ، اخبار بین المللی را ایجاد می کند!
اول ، اصول اولیه: کوره انفجار اصلی ترین روش استخراج آهن از سنگ آهن است. این یک شافت عمودی تا 60 متر ارتفاع است که از ورودی هوای گرم در نزدیکی پایه گرم می شود. کارگران مواد اولیه را به بالای کوره اضافه می کنند ، جایی که درجه حرارت بیشترین میزان آن است و آهن ذوب شده بهترین محصول برای پایه کوره است.
کوره از سه ماده اولیه اصلی استفاده می کند: هماتیت (سنگ آهن) ، زغال سنگ (زغال سنگ ، گرمایش بدون اکسیژن برای از بین بردن ناخالصی ها) و سنگ آهک. آنها در کوره تحت یک سری واکنش قرار می گیرند. اول ، کربن موجود در زغال سنگ با اکسیژن موجود در هوا پاسخ می دهد و گازهای دی اکسید کربن و مونوکسید کربن را تولید می کند. سپس مونوکسید کربن با اکسید آهن در سنگ آهن واکنش نشان می دهد ، یک واکنش سه مرحله ای که باعث ایجاد آهن ذوب شده می شود.
سنگ آهک همچنین نقش مهمی ایفا می کند. این امر به تشکیل اکسید کلسیم تجزیه می شود ، که ناخالصی های سیلیس در آهن را پاسخ داده و از بین می برد. این یک لایه سیلیکات کلسیم ذوب شده با چگالی پایین تر روی آهن ذوب شده است که می توان به طور جداگانه به آن ضربه زد. اصطلاح فنی برای این ناخالصی های ذوب شده “سرباره” است ، منبع تفریحی برای نوجوانان در ساعات شیمی در همه جا ، که تصور می شود از اصطلاح پروتو -آلمانی برای مجلات فلز در هنگام لعنتی گرفته می شود.
آهن مستقیم از انفجار “چدن” نامیده می شود و به خصوص مفید نیست. میزان کربن نسبتاً زیاد آن (3-5 ٪) ، همراه با حضور چندین ناخالص دیگر مانند سولفید آهن ، آن را لطیف می کند. برای تشکیل فولاد قابل استفاده ، درمان اضافی لازم است. ابتدا ، اکسید کلسیم یا کاربید برای از بین بردن ناخالصی های گوگرد ، تشکیل سولفید کلسیم اضافه می شود. سپس آهن ذوب شده دارای اکسیژن است که در اجاق گاز اصلی اکسیژن در آن دمیده می شود ، ناخالصی های دیگر را اکسیده می کند و بیشتر از میزان کربن خارج می شود. نتیجه فولاد خام است که می تواند با سایر عناصر برای اهداف مختلف آلیاژ شود.
اگرچه تاکنون از مرگ کوره های انفجاری Scunthorpe جلوگیری شده است ، اما روزهای آنها همچنان شماره گذاری می شود. براساس آژانس بین المللی انرژی ، کوره انفجاری و فرآیند اصلی کوره اکسیژن 70 ٪ از تولید فولاد خام جهانی در سال 2023 را نشان می دهد ، اما دارای یک رقیب Up -to -date است: کوره قوس الکتریکی. این کوره ها از قوس برق بین الکترودهای گرافیتی برای تولید درجه حرارت بالا استفاده می کنند. دو تا از چهار کوره انفجار Scunthorpe در حال حاضر خارج از عمل نیست و وقتی بقیه جفت با کوره های قوس الکتریکی جایگزین می شوند ، این مسئله است که چه زمانی ، نه.
دلیل این امر این است که فولاد ساخته شده از کوره های انفجاری با مقاومت در برابر مقاومت قرار دارد. براساس گزارشی از انستیتوی اقتصاد انرژی و تجزیه و تحلیل مالی ، برای هر تن از فولاد خام تولید شده توسط فرآیند کوره انفجار ، یک کوره اساسی اکسیژن ، 21.4 گیگ انرژی لازم است. یک قوس الکتریکی می تواند با استفاده از آهن تولید شده از سنگ آهن با واکنش با هیدروژن و مونوکسید کربن از گاز طبیعی ، فولاد تولید کند ، فرایندی که به 17.1 انرژی انرژی در هر تن از فولاد خام نیاز دارد. به عنوان یک گزینه دیگر ، کوره های برقی قوس همچنین می توانند از فولاد قراضه به عنوان ماده اولیه استفاده کنند ، فرایندی که فقط به 2.1 گیگ انرژی در هر تن نیاز دارد که فولاد خام ایجاد شده است.
عامل اصلی دیگر انتشار دی اکسید کربن در ارتباط با کوره های انفجار است. براساس کربن مختصر ، صنعت آهن و فولاد مسئولیت 11 ٪ انتشار دی اکسید کربن جهانی را بر عهده دارد. در یک متریک از فولاد خام ، فرآیند کوره اکسیژن کوره انفجاری 2.2 تن متریک دی اکسید کربن ساطع می کند. این به ترتیب با دو فرآیند یک کوره قوس الکتریکی ، به ترتیب با 1.4 تن یا 0.3 تن در مقایسه است که در پاراگراف قبلی شرح داده شده است. هر دو شکل با استفاده از هیدروژن سبز و برق تجدید پذیر می توانند بیشتر کاهش یابد.
آژانس بین المللی انرژی تخمین می زند که درصد فولاد تولید شده توسط کوره های برقی در سراسر جهان باید از 24 ٪ در سال 2020 به 52 ٪ تا سال 2050 افزایش یابد. همچنین برای 2030 هدف واسطه ای 36 ٪ دارد. به نظر می رسد پیشرفت این امر امیدوار کننده است ، با 32 ٪ ، در سال 2023 به دست آمده است. با این وجود هنوز هم چالش هایی وجود دارد که اکثر ظرفیت تولید آهن در هند و چین هنوز از یک کوره انفجاری و یک فناوری مهم کوره اکسیژن استفاده می کنند.
منابع و خواندن بیشتر
