نگاهی به ذخایر و معادن بزرگ سنگ‌آهن در جهان

مهم‌ترين مواد اوليه مورد نياز يك كارخانه فولادسازي شامل سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك و آهن قراضه هستند.
به گزارش معدن نيوز دو روش اصلي فولادسازي و مواد اوليه مورد نياز هر روش به شرح زير هستند:
اولين روش فولادسازي در واحدهاي فولادسازي بوسيله كوره بلند (BF) و كوره اكسيژني بازي (BOF) است كه مواد اوليه مورد نياز در اين روش عبارتند از سنگ‌آهن، زغال‌سنگ، سنگ آهك و آهن قراضه. به‌طور ميانگين در اين روش بالغ بر ۷۲۵/۱ كيلوگرم سنگ‌آهن، ۶۴۵ كيلوگرم زغال‌سنگ، ۱۵۰ كيلوگرم سنگ آهك و ۱۳۸ كيلوگرم آهن قراضه براي توليد يك تن فولاد خام، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
دومين روش فولادسازي در كوره قوس الكتريكي (EAF) است كه مواد اوليه داخل يك كوره الكتريكي شارژ مي‌شوند. مواد اوليه مورد نياز اين روش عبارتند از آهن قراضه اوليه و يا آهن احياي مستقيم (DRI) و الكتريسيته. ميزان مصرف ميانگين آهن قراضه در اين روش با لغ بر ۱۰۵۰ كيلوگرم، زغال‌سنگ بالغ بر ۶۵ كيلوگرم و سنگ آهك ۴۳ كيلوگرم براي توليد يك تن فولاد خام است.

سنگ‌آهن
سنگ‌آهن يكي از فراوان‌ترين عناصر فلزي موجود در زمين است. اكسيد آن حدود ۵ درصد از پوسته زمين را شامل مي‌شود. كاني‌هاي معدني رايج سنگ‌آهن عبارتند از هماتيت (Fe2O3) كه ۷۰ درصد آهن داشته و مگنتيت (Fe3O4) كه ۷۲ درصد آهن دارد. ميانگين عيار آن در يك كاني آهن حدود ۶۰ تا ۶۵ درصد است، اما در رابطه با اين ماده اوليه مي‌توان به نكات زير اشاره كرد:
ـ بزرگ‌ترين معادن سنگ‌آهن در جهان در كشورهاي برزيل، استراليا، چين، هند، آمريكا و ايالات متحده قرار دارند.
ـ ميزان موجود سنگ‌آهن در كل معادن جهان بالغ بر ۸۰۰ ميليارد تن تخمين زده مي‌شود كه حاوي ۲۳۰ ميليارد تن آهن است.
ـ ميزان كنوني ذخاير سنگ‌آهن در جهان كه آماده بهره‌برداري هستند بالغ بر ۱۶۰ ميليارد تن است.
ـ سنگ‌آهن بر حسب ميزان عيار آهن و مقدار مواد تشكيل‌دهنده مطلوب يا زائد آن صرف‌نظر از آهن، در كيفيت‌هاي مختلف در بازار به فروش مي‌رسد.
ـ از لحاظ خواص مكانيكي، كيفيت‌هاي مختلف سنگ‌آهن به خاكه يا ريز دانه (اندازه ذرات با قطر كمتر از ۷۵/۴ ميليمتر)، درشت دانه (Lumb) يا اندازه ذراتي با قطر بيشتر از ۷۶/۴ ميليمتر و گندله تقسيم‌بندي مي‌شوند. گندله‌ها از طريق فرآيند آگلومراسيون كاني‌هاي ريزدانه و كاني آهن تغليظ شده، توليد مي‌شوند و اندازه ذرات آنها ۵۵/۹ ميليمتر تا ۱۶ ميليمتر است.
ـ از سال ۲۰۰۳ به بعد ميزان تقاضاي جهاني براي سنگ‌آهن با نرخ سالانه بيش از ۱۲ درصد افزايش يافت كه از دلايل عمده آن افزايش در ميزان مصرف سنگ‌آهن چين است، در حالي‌كه نرخ افزايش تقاضا در ديگر كشورها روند آهسته‌تري را داشت.
در انتهاي سال ۲۰۱۰ هر تن سنگ‌آهن با قيمت ۵/۱۶۸ دلار در هر تن در بازارهاي جهاني به فروش رسيده و اين ميزان در ماه ژانويه سال ۲۰۱۱ با افزايش قابل‌توجهي به ۶/۱۷۹ دلار در هر تن افزايش يافته است. در ماه فوريه هر تن سنگ‌آهن به قيمت ۲/۱۸۷ دلار در هر تن به فروش رسيد كه بالاترين ميزان قيمت اين محصول در چند ماه اخير است. در ادامه قيمت اين محصول نوساناتي داشته و در نهايت قيمت آن در ماه ژوئن به ۹/۱۷۰ دلار در هر تن رسيد. در نمودار زير ميزان عرضه وتقاضاي اين محصول تا سال ۲۰۱۲ پيش‌بيني شده كه روند صعودي آن كاملا مشهود است.

زغال‌سنگ و كك
زغال‌سنگ نيز يكي ديگر از مواد اوليه كليدي در توليد فولاد است. كك با استفاده از فرآيند كربورايزينگ زغال‌سنگ ( يعني حرارت دادن زغال‌سنگ در غياب اكسيژن در درماي بسيار بالا) ايجاد مي‌شود و يك عامل احيا اوليه براي سنگ‌آهن است.
كك سنگ‌آهن را به آهن مذاب اشباع شده از كربن احيا مي‌كند كه به آن چدن مذاب نيز مي‌گويند. در رابطه با زغال‌سنگ و كك مي‌توان به نكات زير اشاره كرد.
ـ با استفاده از فرآيند تزريق ذرات‌ ريز زغال‌سنگ به داخل كوره بلند مي‌توان حدود ۳۰ درصد در مصرف زغال‌سنگ صرفه‌جويي كرد كه به اين تكنولوژي PCI يا تزريق پودر زغال‌ مي‌گويند. كاربرد فرآيند PCI از ۱۷ ميليون تن در سال ۱۹۹۵ به ۲۴ ميليون تن در سال ۲۰۰۴ افزايش يافت. هرچند استفاده از فرآيند تزريق پودر زغال‌ محدود شده، اما به واسطه نيازهاي عملياتي امكان تزريق ۲۰۰ كيلوگرم پودر زغال‌ به ازاي هر تن چدن مذاب فراهم آمده است.
ـ سالانه ۵۹۲ ميليون تن زغال‌سنگ يا ۱۲ درصد از كل مصرف زغال‌سنگ سخت براي توليد فولاد استفاده مي‌شود.
ـ در حال حاضر بدليل نبود عرضه به واسطه شرايط اقليمي بويژه در استراليا و همچنين موانع لجستيكي، بازار زغال‌سنگ بسيار با كمبود مواجه شده.
ـ ميزان ذخاير جهاني زغال كك‌شو حداقل براي ۱۰۰ سال تخمين زده مي‌شود.
با شروع سال ۲۰۱۱ قيمت زغال‌سنگ حرارتي به يكباره با افزايش قابل‌توجهي مواجه شد، اما در ادامه روند نزولي را داشته، به‌طوري كه در ماه ژانويه هر تن زغال‌سنگ حرارتي با قيمت ۹/۱۴۱ دلار به ازاي هر تن به فروش رسيده، اما اين ميزان در ماه ژوئن به ۸/۱۲۷ دلار به ازاي هر تن رسيده است.
قيمت زغال‌ كك‌شو در سه ماه نخست سال ۲۰۱۱ با قيمت ميانگين ۳/۱۶۹ دلار در هر تن به فروش رسيده و پيش‌بيني مي‌شود در فصل پاييز اين ميزان با كاهش همراه شود.

آهن قراضه
آهن قراضه نيز يكي از ورودي‌هاي مهم در كوره‌هاي فولادسازي است كه تمام روش‌هاي فرآيند فولادسازي نيازمند اين ماده هستند. فولاد يكي از اندك فلزات مغناطيسي است از اين رو جداسازي آن از توده مواد زائد آسان است. حدود ۸۰ درصد از فولاد پس از مصرف قابليت بازيافت دارد.
در بخش‌هاي مختلف، مقدار بازيافت فولاد براي ساختمان‌ها بالغ بر ۸۵ درصد، براي خودروها ۸۵ درصد، براي ماشين‌آلات ۹۰ درصد و همچنين براي تجهيزات الكتريكي و وسايل خانگي ۵۰ درصد است. پيش‌بيني مي‌شود كه با كاهش افت تقاضا تا سال ۲۰۱۲ عرضه آهن قراضه نيز كاهش يابد.
فولاد بازيافتي (آهن قراضه) را مي‌توان از مواد زائد در كارخانه‌هاي فولادسازي و ريخته‌گري‌ها (ضايعات داخلي) يا فرآيند‌هاي توليد پايين‌دستي (ضايعات صنعتي) و محصولات بلااستفاده (ضايعات فرسوده) جمع‌آوري كرد.
ميزان فراواني ضايعات آهني داخلي يا صنعتي ارتباط نزديكي با مقدار كنوني توليد داخلي فولاد دارد، در حالي‌كه ميزان فراواني ضايعات آهني فرسوده نيز با مقدار توليد فولاد در گذشته، عمر متوسط محصول و كارآيي برنامه‌هاي بازيافت مواد، ارتباط مستقيم دارد.
كوره‌هاي قوس الكتريكي را مي‌توان با ۹۰ تا ۱۰۰ درصد و همچنين كوره‌هاي بازي دمشي را با بيش از ۳۰ درصد آهن قراضه شارژ كرد.
قيمت آهن قراضه براي كيفيت‌هاي مختلف بسيار متغير است. در سال ۲۰۰۸ (مي و ژوئيه) قيمت براي ضايعات فولادي ذوب سنگين (HMS) به ۵۲۰ دلار در هر تن رسيد، در حالي‌كه قيمت ضايعات دم قيچي به ازاي هر تن به ۶۰۰ دلار رسيد. ميزان استفاده از آهن قراضه نشان مي‌دهد كه مصرف اين مواد به واسطه محدوديت دستيابي و قيمت آنها و نه ظرفيت فرآوري در واحد‌هاي فولادسازي جهان، محدود شود، اما با شروع سال ۲۰۱۱ هر تن آهن قراضه فولادي سنگين (HMS1 يك چهارم اينچ) با قيمت ۴۲۰ دلار به فروش رسيد و در ادامه روند صعودي به خود گرفت، به‌طوري كه در ماه مارس به قيمت ۴۶۱ دلار در هر تن رسيد كه بالاترين مقدار از سال ۲۰۰۸ ميلادي است، اما قيمت اين محصول در ماه‌هاي مي ‌و ژوئن به ترتيب به ۴۳۰ و ۴۴۰ دلار به ازاي هر تن رسيد.
اطلاعات قيمت زغال‌سنگ حرارتي، سنگ‌آهن و گاز طبيعي توسط صندوق بين‌المللي پول (IMF) بدست آمده است. ارقام ثبت شده در زمينه قراضه فولادي نيز بنابر گزارش موسسه Recycling International است.
قيمت‌هاي زغال كك‌شو و الكتريسيته نيز از سازمان اطلاعات انرژي (EIA) وزارت انرژي ايالات متحده به‌دست آمده و مابقي ارقام ذكر شده، در اين جدول از سايت steelonthenet استخراج شده است. نوع زغال‌سنگ حرارتي استراليايي بوده و قدرت حرارتي ۱۲۰۰ btu/pound و كمتر از يك درصد گوگرد و ۱۴ درصد خاكستر دارد، اين قيمت برحسب قيمت fob بندر نيوكاسل بوده و واحد آن دلار آمريكا به ازاي هر تن است.
سنگ‌آهن موجود در اين جدول غلظت آهن ۵۵/۶۷ درصدي داشته و بصورت نرمه است و قيمت قراردادي آن فوب اروپا است كه برحسب واحد سنت به‌ازاي متريك تن خشك (dmtu) است.
گاز طبيعي ذكر شده روسي بوده كه آخرين قيمت كشور آلمان و برحسب دلار به ازاي هزار مترمكعب گاز است. قراضه آهني ذكر شده نيز از جنس قراضه فولادي سنگين (HMS1 يك چهارم اينچ) است و برحسب كمترين و بيشترين قيمت در هر ماه بيان شده كه برمبناي فوب رتردام و برحسب واحد دلار بر تن است.
قيمت‌هاي الكتريسيته مصرفي بصورت ميانگين ماهانه قيمت‌هاي ايالات متحده براي مصارف صنعتي و برحسب واحد سنت بر كيلووات ساعت است.

نگارنده:كمال الدين غفوري