مواد و ساخت پیشرفته

آهن و فولادسازی یکی از بزرگترین صنایعی است که به اقتصاد جهان کمک می­کند. این صنعت حدود 20 درصد از انرژی مصرفی بخش صنعتی جهان را تامین می­کند که به طور قابل توجهی توسط زغال سنگ و کک تامین می­شود. از طرفی سوخت‌های فسیلی عمدتاً برای تولید گرما و عوامل کاهنده در فرآیندهای تولید فولاد مصرف می‌شوند که منجر به انتشار جهانی عظیم CO₂ می‌شود. این موضوع محققان را به یافتن یک جایگزین موثر، سازگار با محیط زیست و پایدار به جای کک و زغال سنگ تشویق می­کند. اخیراً، biochar به عنوان یک جایگزین احتمالی به دلیل سازگاری قابل قبول و خواص متالورژیکی قابل مقایسه با زغال سنگ و کک، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. با این حال، کاربرد زیست توده در تولیدات آهن و فولاد در حال حاضر محدود است و در رقابت قوی با سوخت‌های مبتنی بر زغال سنگ است.

یک کار تحقیقاتی جدید، چالش‌های کلیدی تحت‌تاثیر کارخانه تولید فولاد و توانایی بیوچار برای غلبه بر این مشکلات را بررسی می‌کند. این کار جایگزینی زغال‌سنگ و کک را با بیوچار، با تمرکز بر جنبه‌های متالورژیکی، فنی و زیست‌محیطی با دیدگاه تحلیل دروازه به دروازه، از دروازه ورودی صنعت (شارژ ورودی که زغال‌سنگ یا بیوچار هستند) تا دروازه خروج (یعنی تولید فولاد) ارزیابی می‌کند. در این مطالعه، همچنین فرصت­ها و موانع عملکرد بیوچار در فرآیندهای انرژی بر پایه تولید فولاد مانند کک­سازی، تف­جوشی و کوره بلند مورد بحث قرار گرفته و در نهایت به سوالات اصلی در مورد ارزیابی این جایگزین­ها و تاثیرات آنها بر سیستم پاسخ داده شده است. به طور کلی موارد زیر در این بررسی مورد توجه قرار گرفته است:

1. - ارزیابی پتانسیل کاربرد بیوچار در صنایع آهن و فولاد.
2. - مقایسه بیوچار با سوخت­های زغال سنگ از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی.
3. - ارزیابی تولید بیوکک به جای کک در کوره­های کک.
4. - تجزیه و تحلیل جایگزینی غبار کک با بیوچار در فرآیند پخت.
5. - تجزیه و تحلیل تزریق زغال سنگ پودر شده کک و کک با بیوچار در کوره بلند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236123000145