در سال‌های اخیر، آهن اسفنجی به یکی از ارکان حیاتی صنعت فولاد تبدیل شده است، چرا که این ماده‌ی واسطه‌ای، نقشی اساسی در تولید فولاد با کیفیت ایفا می‌کند. در روش‌های متداول مانند کوره‌ی بلند، فرآیند تولید آهن خام با چالش‌هایی جدی همراه است. از نیاز به مواد اولیه گران‌قیمت مثل کک، تا مصرف بالای انرژی و انتشار شدید آلاینده‌های زیست‌محیطی. همین موضوعات باعث شده تا نگاه‌ها به سمت تکنولوژی‌های نوین و کارآمدتر برود، که یکی از پیشرفته‌ترین آنها، فناوری فاینکس (FINEX) است. روشی که ساختار تولید را متحول کرده و مسیر تازه‌ای در اختیار فولادسازان قرار می‌دهد.
نکته قابل‌توجه این است که بهره‌گیری از تکنولوژی‌هایی مثل فاینکس، تنها به بهبود فرآیند محدود نمی‌شود، بلکه روی قیمت آهن نیز تاثیر مستقیم دارد. کاهش مصرف انرژی، حذف برخی مراحل پرهزینه و امکان استفاده از مواد اولیه ارزان‌تر، همه و همه عواملی هستند که قیمت نهایی را اقتصادی‌تر می‌کنند. از همین رو، آشنایی با سازوکار این روش، نه تنها برای فعالان صنعتی بلکه حتی برای خریداران و سرمایه‌گذاران حوزه فولاد اهمیت زیادی دارد.
فناوری فاینکس چیست و چه تفاوتی با روش‌های سنتی دارد؟
فناوری فاینکس (FINEX) یکی از نوآوری‌های مهم در صنعت فولاد است که به‌عنوان جایگزینی برای فرآیندهای سنتی، تحولی قابل‌توجه در تولید آهن اسفنجی ایجاد کرده است. این فناوری توسط شرکت کره‌ای پوسکو (POSCO) توسعه داده شده، شرکتی پیشرو در صنعت فولاد که سال‌هاست با تمرکز بر تحقیق و توسعه، تلاش کرده بهره‌وری تولید را افزایش دهد و اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد.
برخلاف روش‌های قدیمی مثل کوره بلند (Blast Furnace) که نیازمند ساخت کُک از زغال‌سنگ و استفاده از سنگ‌آهن با کیفیت بالا هستند، فناوری فاینکس ساختاری کاملاً متفاوت دارد. در این روش نه‌تنها مرحله‌ی پرهزینه‌ی کُک‌سازی حذف شده، بلکه می‌توان به‌جای گندله‌های گران‌قیمت از پودر سنگ‌آهن و زغال‌سنگ غیرکُک‌شو استفاده کرد. این موضوع به‌تنهایی می‌تواند به کاهش چشمگیر هزینه‌ها و کاهش وابستگی به منابع خاص کمک کند.
فاینکس بر پایه‌ی استفاده از راکتورهای بستر سیال (Fluidized Bed Reactors) و راکتور ذوب (Melter-Gasifier) کار می‌کند. در این فرآیند، سنگ‌آهن به‌تدریج احیا می‌شود و سپس به چدن مذاب تبدیل می‌گردد. تفاوت مهم دیگر، امکان بازیافت گازهای تولیدی است که باعث افزایش راندمان انرژی و کاهش آلاینده‌ها می‌شود. در واقع، آنچه فاینکس را متمایز می‌کند، ترکیب نوآورانه‌ی فرآیند احیا و ذوب در یک ساختار یکپارچه است که هم از نظر زیست‌محیطی به‌صرفه‌تر است و هم از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر.
این فناوری نه‌فقط یک روش جایگزین، بلکه پاسخی به چالش‌های واقعی صنعت فولاد است، از آلودگی هوا گرفته تا هزینه‌های فزاینده‌ی تولید.
مراحل فرآیند تولید آهن اسفنجی با روش فاینکس
برای درک بهتر فرآیند فاینکس، بهتر است ابتدا این نکته را بدانیم که این فناوری برخلاف روش‌های سنتی، مسیر کوتاه‌تر، اقتصادی‌تر و پاک‌تری را برای تولید آهن اسفنجی طی می‌کند. در روش‌های سنتی مانند کوره بلند، از کک‌سازی، مصرف سنگ‌آهن با کیفیت بالا و مراحل چندگانه‌ی سنگین استفاده می‌شود. اما فاینکس با حذف این مراحل، فرآیندی ساده‌تر اما بسیار هوشمندانه را جایگزین کرده است.
استفاده از پودر سنگ‌آهن و زغال‌سنگ غیرکک‌شو
در نخستین مرحله، به‌جای گندله‌های گران‌قیمت یا کلوخه‌های با عیار بالا، از پودر سنگ‌آهن و زغال‌سنگ حرارتی (غیرکک‌شو) استفاده می‌شود. این دو ماده به‌صورت مجزا وارد سیستم شده و پس از آماده‌سازی، برای مراحل بعدی آماده می‌شوند. مزیت استفاده از این مواد اولیه، کاهش قابل‌توجه هزینه‌ها و در دسترس بودن بیشتر آنها در مقایسه با مواد موردنیاز برای کوره بلند است.
این کاهش هزینه‌های مواد اولیه، در نهایت می‌تواند روی قیمت نهایی برخی محصولات پایین‌دستی مثل قیمت ورق سیاه نیز اثرگذار باشد. چرا که ورق سیاه یکی از فرآورده‌های اصلی حاصل از ذوب آهن است و هر گونه صرفه‌جویی در زنجیره تولید، روی نرخ تمام‌شده‌ی آن تأثیر می‌گذارد.
احیای مرحله‌ای در راکتورهای بستر سیال
در این مرحله، سنگ‌آهن وارد مجموعه‌ای از راکتورهای بستر سیال می‌شود. این راکتورها به‌صورت پشت سر هم عمل می‌کنند و سنگ‌آهن را به‌تدریج و مرحله به مرحله احیا می‌کنند. ابتدا در دمای بالا، رطوبت و ناخالصی‌های فرار حذف می‌شوند، سپس گازهای احیاکننده‌ای که از مرحله‌ی ذوب به‌دست آمده‌اند، وارد راکتورها می‌شوند و فرآیند شیمیایی تبدیل اکسید آهن به آهن فلزی آغاز می‌شود.
با گذر از هر راکتور، درصد خلوص آهن بالا می‌رود تا نهایتاً به آهن اسفنجی با خلوص بیش از ۹۴٪ برسد. این مرحله بدون نیاز به کک یا گاز طبیعی خاص انجام می‌شود که یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فناوری فاینکس است.
ذوب در راکتور
در این مرحله، آهن اسفنجی تولید شده به راکتوری به نام Melter-Gasifier منتقل می‌شود. این راکتور علاوه بر ذوب آهن، دو کارکرد حیاتی دیگر نیز دارد:
اول، جداسازی ناخالصی‌ها به‌صورت سرباره، دوم، تولید گاز احیا کننده (ترکیب CO و H) از زغال‌سنگ برای بازگشت به راکتورهای مرحله قبل. این بازیافت هوشمندانه‌ی انرژی باعث افزایش بهره‌وری کل سیستم و کاهش مصرف انرژی می‌شود.
دما در این بخش بین ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد است و محصول نهایی به شکل چدن مذاب خارج می‌شود، ماده‌ای که هم در فولادسازی مستقیم استفاده می‌شود و هم قابلیت تبدیل به محصولات نیمه‌تمام فولادی را دارد.
بازیافت گازها و افزایش بازده انرژی
یکی از برگ‌های برنده فناوری فاینکس، همین بازیافت گازهای خروجی است. این گازها بعد از تصفیه، یا دوباره در فرآیند احیای سنگ‌آهن استفاده می‌شوند، یا برای تولید برق و گرمایش صنعتی به کار گرفته می‌شوند. این یعنی فاینکس نه‌تنها مصرف انرژی کمتری دارد، بلکه انرژی هدر رفته را نیز به چرخه‌ی تولید برمی‌گرداند.
خروجی نهایی: آهن اسفنجی و چدن مذاب
در پایان این فرآیند، دو محصول اصلی به‌دست می‌آید:
- چدن مذاب (Hot Metal): که می‌تواند مستقیم وارد فولادسازی شود.
- آهن اسفنجی (DRI): که بسته به نیاز می‌تواند به شکل فشرده‌شده (HBI) برای حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی استفاده شود.
در نهایت، شاید این سؤال برایتان پیش آمده باشد که آیا این همه مزیت به‌معنای برتری کامل فاینکس نسبت به دیگر روش‌هاست؟ یا در مواردی مانند هزینه، مواد اولیه، یا دسترسی به تجهیزات، روش‌های دیگر مثل MIDREX یا کوره بلند هنوز حرفی برای گفتن دارند؟
در بخش بعدی دقیق‌تر به این موضوع می‌پردازیم و فاینکس را در کنار سایر فناوری‌های مطرح صنعت فولاد قرار می‌دهیم تا مقایسه‌ای واقعی، کاربردی و قابل درک داشته باشیم.
مقایسه فاینکس با سایر روش‌ها (MIDREX، HYL، کوره بلند)
با توجه به مزایای قابل‌توجه فناوری فاینکس، طبیعی است که بخواهیم آن را با دیگر روش‌های متداول تولید آهن، مانند MIDREX، HYL و کوره بلند، مقایسه کنیم. هر یک از این روش‌ها ویژگی‌های خاص خود را دارند و بسته به منابع در دسترس، اهداف تولید و الزامات زیست‌محیطی، می‌توانند گزینه‌های متفاوتی را پیش‌روی صنعت فولاد قرار دهند.
این مقایسه نه‌تنها دید بهتری از عملکرد و کارایی هر روش به ما می‌دهد، بلکه بر عواملی مانند قیمت نهایی محصولات فولادی، از جمله قیمت ورق آلیاژی نیز تاثیرگذار است. جدول زیر به‌صورت خلاصه تفاوت‌های کلیدی این فناوری‌ها را نشان می‌دهد:
| ویژگی | فاینکس (FINEX) | میدرکس (MIDREX) | اچ‌وای‌ال (HYL) | کوره بلند (Blast Furnace) |
| مواد اولیه | پودر سنگ‌آهن و زغال‌سنگ حرارتی | گندله سنگ‌آهن و گاز طبیعی | گندله سنگ‌آهن و گاز طبیعی | سنگ‌آهن کلوخه و کک متالورژی |
| مصرف انرژی | کم (به دلیل بازیافت گاز) | متوسط | متوسط | زیاد (وابسته به سوخت کک) |
| میزان آلایندگی | پایین (~۲۰٪ کمتر از روش کوره بلند) | پایین | متوسط | بالا |
| هزینه سرمایه‌گذاری | بالا (به دلیل فناوری پیچیده) | متوسط | متوسط | بسیار بالا |
| نوع محصول نهایی | چدن مذاب، آهن اسفنجی، HBI | آهن اسفنجی (DRI) | آهن اسفنجی (DRI) | چدن مذاب |
| انعطاف‌پذیری در تولید | بالا | متوسط | متوسط | پایین |
همان‌طور که مشاهده می‌کنید، فناوری فاینکس با حذف نیاز به کک و استفاده از مواد اولیه ارزان‌تر، توانسته راهکاری اقتصادی‌تر و زیست‌محیطی‌تر نسبت به روش‌های سنتی ارائه دهد. با این حال، اجرای آن نیازمند زیرساخت و سرمایه‌گذاری قابل توجه است. اما سوال مهم‌تر این است که:
فاینکس قرار است آینده صنعت فولاد را شکل دهد؟ یا تنها یک گزینه جایگزین باقی خواهد ماند؟
آینده فناوری فاینکس و چشم‌انداز آن
با رشد سریع تقاضای جهانی برای فولاد و در عین حال افزایش دغدغه‌های زیست محیطی، فناوری فاینکس به عنوان یکی از نوآورانه‌ترین مسیرها در تولید آهن اسفنجی مطرح شده است. شرکت‌هایی مثل POSCO با سرمایه گذاری‌های کلان، نشان داده‌اند که این فناوری نه تنها از نظر فنی، بلکه از نظر اقتصادی هم آینده‌دار است.
از مهم‌ترین ویژگی‌های فاینکس می‌توان به کاهش چشمگیر مصرف انرژی و تولید گازهای گلخانه‌ای اشاره کرد. موضوعی که در بسیاری از بازارها، به‌طور مستقیم روی سودآوری شرکت‌ها و حتی قیمت نهایی محصولاتی مثل مقاطع فولادی تاثیر می‌گذارد. در دنیایی که الزامات زیست محیطی سخت‌تر می‌شود، استفاده از فناوری‌هایی مثل فاینکس دیگر یک انتخاب لوکس نیست، بلکه ضرورتی استراتژیک است.
در نهایت، فاینکس را باید بخشی از نقشه راه توسعه پایدار دانست. جایی که صنعت فولاد می‌خواهد بدون فشار بر منابع و محیط زیست، همچنان تولید بالا و با کیفیتی داشته باشد. شرکت‌هایی همچون فولادسل با پیگیری فناوری های نوین و سازگار با محیط زیست، در حال حرکت در این مسیر هستند. اما این مسیر بدون چالش نیست و همین موضوع ما را با این سوال مواجه می‌کند: آیا فاینکس آماده پذیرش در مقیاس جهانی است؟
