در تولید فولاد و ارتباط آن با محیط زیست (قسمت اول) گفتیم که فولاد برای تولید خود بسیار به محیط زیست وابسته است و سه مرحله‌ی اصلی از چرخه‌ی طبیعت و فولاد را معرفی کردیم. در این مقاله به ادامه‌ی معرفی این مراحل خواهیم پرداخت.
مرحله‌ی چهارم: انواع فولاد
فولاد بر اساس نوع ساخت و میزان ترکیب موادش چند نوع دارد:
فولادهای کربنی
بیش از 90 درصد از فولاد تولید شده در جهان، فولادهای کربنی هستند. در این فولادها به غیر از آهن و کربن عناصر دیگری هم وجود دارد. خود این فولادها می‌توانند به سه زیرمجموعه تقسیم شوند:
- کم کربن (مقدار کربن زیر 0/3 درصد)
- کربن متوسط (مقدار کربن بین 0/3 تا 0/6 درصد)
- کربن زیاد (مقدار کربن بیش از 0/6 درصد)
فولاد آلیاژی
در این فولاد عناصر آلیاژی مثل منگنز، سیلسیسیوم، نیکل، تیتانیوم، مس، کروم و آلومینیوم وجود دارد. از این عناصر برای تغییر خواص فیزیکی فولاد مثل سختی، چکشخواری، انعطاف پذیری و... استفاده می‌شود.
فولاد ضد زنگ
10 تا 20 درصد از این فولاد را کروم تشکیل داده است و قابلیت ضد زنگی بسیار بالایی دارد. این نوع فولاد خودش به چهار زیرمجموعه تقسیم می‌شود:
- آستنتیک:
شامل 18 درصد کروم، 8 درصد نیکل و کربن آن کمتر از 0/8 درصد است. بیشتر فولاد ضد زنگ در جهان از این نوع است. بیشتر استفاده از این فولاد در ساخت و ساز است.
- فریتیک:
از نمونه‌ی قبلی ضعیف تر هستند. کمی نیکل در آنها وجود دارد، 12 الی 17 درصد کروم و کربن آن کمتر از 0/1 درصد است. در فضای آزاد امکان خوردگی در آنها زیاد است و استفاده از آنها محدود به استفاده‌های داخلی می‌شود.
- مارتنسیتیک:
بسیار سخت اما شکننده هستند و به سختی شکل می‌گیرند. 11 تا 17 درصد کروم دارند، کمتر از 0/4 درصد نیکل و کربن آنها حداکثر 1/2 درصد است. از استنتیک ارزانتر هستند اما منعطف نبودنشان باعث محدود شدن استفاده از آنها می‌شود.
- دوپلکس:
ترکیبی از استنتیک و فریتیک است. آنها بهترین گزینه برای جاهایی هستند که منعطف بودن و سختی همزمان باهم مهم باشد.
مرحله‌ی پنجم: انواع لایه‌نشانی
لایه نشانی فولاد که در اصطلاح عادی به گالوانیزه کردن معروف است، انواع مختلفی دارد:
- فولاد با لایه‌ی روی (فولاد گالوانیزه)
- فولاد با لایه‌ی آلومینیوم-روی
- لایه نشانی طبیعی: پی وی سی
- لایه نشانی طبیعی: پی وی دی اف
- لایه نشانی طبیعی: پلی استر
- لایه نشانی طبیعی: لعاب
مرحله‌ی ششم: انرژی
تولید فولاد و بازیافت آن به انرژی بسیار زیادی احتیاج دارد. چند نکته‌ی مهم در مورد انرژی:
- تنها در سال 2013 کل تولید فولاد در جهان 1606 میلیون تن بود.
- متوسط مصرف انرژی برای تولید هر تن فولاد 18/68 کیلوژول است.
- متوسط ایجاد گاز دی اکسید کربن به ازاء تولید هر تن فولاد 1/77 تن است.
سهم مصرف انرژی در تولید فولاد با کوره‌های مبتنی بر اکسیژن 70 درصد و سهم کوره‌های قوس الکتریکی 30 درصد است.
منابع اصلی انرژی برای تولید فولاد عبارتند از:
- 50 درصد از زغال سنگ
- 35 درصد از برق
- 5 درصد گاز طبیعی
- 5 درصد گازهای دیگر
مرحله‌ی هفتم: بازیافت فولاد
فولاد به طور کامل قابلیت بازیافت و استفاده مجدد دارد. امروزه 42 درصد از فولاد جهان از طریق بازیافت تولید می‌شود. ذوب کردن دوباره‌ی فولادهای مصرفی کار به صرفه‌ای است و هزینه‌ی آن معقول است.
آهن و فولاد بیشترین مواد بازیافتی در دنیا هستند. البته بازیافت آنها هم به مراتب کار بسیار ساده‌ای است زیرا به راحتی می‌توان آنها را به وسیله‌ی آهنربا از زباله‌های دیگر جدا کرد. برای آشنایی با فرآیند بازیافت فولاد می‌توانید اینجا کلیک کنید.
استفاده‌ی مجدد در ساخت و ساز
امروزه چیزی در حدود 85 درصد از فولاد مصرفی از ساختمان سازی از تخریب ساختمان‌های قبلی و بازیافت فولاد تولید می‌شود. حتی بسیاری از فولادهای ساختمانی بدون تغییر باقی می‌مانند و برای استفاده‌ی مجدد از آنها نیازی به ذوب و پاکسازی مجدد آنها نیست. فولادهای ساختمانی به راحتی قابلیت استفاده‌ی مجدد دارند.
طراحی برای استفاده‌ی مجدد
امروزه برای طراحان استفاده ی مجدد از فولاد بسیار مهم است. آنها باید ساختمان ها را به گونه ای طراحی کنند که نه تنها از فولاد استفاده کنند بلکه استفاده‌ی مجدد از آن را هم امکان پذیر کنند. برای انجام این کار طراحان می‌توانند موارد زیادی را در نظر داشته باشند مثل:
- امکان دسترسی آسان به اتصالات
- تا جای ممکن فولاد را از بقیه‌ی مواد استفاده در ساختمان جدا نگه دارند
- از اتصالات بلند استفاده کنند. این کار انعطاف پذیری را هم افزایش می‌دهد
- از اتصالات استاندارد استفاده کنند تا استفاده‌ی مجدد از آنها آسان باشد
- حتی الامکان از اصلاحات جزئی در سازه‌ی فولادی استفاده نکنند
- نقاط اصلی اتصالات را مشخص کرده و در دسترس قرار دهند
مرحله‌ی هشتم: تأثیرات تولید فولاد بر محیط زیست
تأثیرات فولاد بر محیط زیست بسیار زیاد است. آلودگی ناشی از گازهای گلخانه‌ای (اکسیدهای کربن، اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن)، هدر رفتن آب و آلودگی با فلزات سنگین اصلی‌ترین موارد آن هستند. سوختن زغال سنگ و ساخت آهن بیشترین میزان آلودگی را در تمامی مراحل تولید فولاد را دارد.
تغییرات آب و هوا
تولید گازهای گلخانه‌ای تأثیر بسیار زیادی بر گرمایش کره‌ی زمین داشته است. تولید فولاد یکی از اصلی ترین منابع تولید گازهای گلخانه‌ای است که مهمترین آنها دی اکسید کربن است.
آلودگی هوا
یکی از منابع اصلی آلودگی هوا در طول فرآیند تولید فولاد، سوخت زغال سنگ است. دوده، مونواکسید کربن، ابرهای آمونیوم و نفتالین از اصلی ترین آلودگی‌های ناشی از سوخت زغالسنگ هستند.
آلودگی آب
یکی از مهمترین آلودگی‌های آب ناشی از تولید فولاد، آلودگی با فلزات سنگین و زباله‌های کربنی است. البته اغلب این آلودگی را می‌توان با فیلترهای صنعتی از آب خارج کرد.
زباله
سنگ آهک و دیگر ناخالصی‌های آهن که روی آهن مذاب معلق می‌شوند بیشترین سهم را از زباله‌های تولید فولاد دارند. دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن به وسیله‌ی فیلترهای هوا کنترل می‌شوند و پسماندهای آهکی هم جمع‌آوری شده و ساختمان‌سازها فروخته می‌شوند. البته این کار چیزی از میزان آلودگی کم نمی‌کند اما حداقل از پخش زباله‌ی جامد در طبیعت جلوگیری می‌کند. غبارهای فلزی، مهمترین منبع آلودگی ناشی از کوره‌های قوس الکتریکی هستند.
منبع فولاد24