تکنولوژی‌های نوین در بازیابی ضایعات آهن

اهمیت بازیافت ضایعات فلزی و ضایعات کابل در دنیای امروز

ارزش زیست‌محیطی و اقتصادی پسماندهای خشک امروزه بر کسی پوشیده نیست. پلاستیک‌، شیشه، کاغذ، مقوا و البته فلزات قراضه‌ رهاشده در محیط زندگی انسان به لطف پیشرفت تکنولوژی دوباره قابلیت استفاده پیدا می‌کنند تا هم محیط‌‌ زیست کمتر زیان ببیند و هم انسان‌ها بیشتر سود کنند. صنعت بازیافت ضایعات فلزی بخش بسیار مهمی از این چرخه‌ سودآور را تشکیل می‌دهد. یک قوطی آلومینیومی تا وقتی که بازیافت شود، همواره همان قوطی باقی می‌ماند! پس بازیافت آن در سرتاسر جهان یک فعالیت مطمئن و پرسود اقتصادی خصوصا برای خریدار ضایعات است.

البته بازیافت تمام فلزات به آسانی آلومینیوم نیست. مثلا قلع و آهن محصول فرآیندهای زمین‌شناسی‌ای هستند که میلیون‌ها سال به طول انجامیده و قابل جایگزینی نیستند. بنابراین فرآیند بازیافت این فلزات متفاوت‌تر است. در این مقاله درباره‌ فلزات قابل بازیافت، فرآیند بازیافت و اهمیت این عمل صحبت شده و بعد از خواندن آن دیدگاه شما به آهن ‌قراضه‌هایی که ظاهرا کم‌ارزش به نظر می‌رسند تغییر خواهد کرد! میزان بازیافت‌پذیری فلزات مختلف یکسان نیست. برای مثال حدود ۶۷ درصد از فولاد قراضه و ۳۵ درصد از مس بازیافت می‌شوند. اما به صورت کلی انرژی مصرف‌شده برای بازیافت ضایعات فلزی نسبت به انرژی مورد نیاز برای تولید اولیه‌ آن‌ها، بسیار کمتر است.

مراحل بازیافت ضایعات فلزی

به طور کلی برای بازیافت ضایعات فلزی مراحل زیر طی می‌شود:

• جمع‌آوری: به دلیل ارزشمند بودن قراضه، فرآیند جمع‌آوری آن متفاوت‌تر است و کمتر توسط دفاتر زباله ارسال می‌شود. قیمت ضایعات آهن و غیرآهنی با توجه به عوامل مختلفی مانند نرخ بازار، میزان خلوص و… تعیین می‌شود. در کشوری مانند آمریکا، وسایل نقلیه بزرگ‌ترین منبع قراضه هستند. سازه‌های فولادی، کشتی‌ها، راه‌آهن، ابزارهای کشاورزی و ضایعات مصرفی از دیگر منابع عمده‌ی مواد بازیافتی به حساب می‌آیند. تولید ضایعات فوری هنگام ساخت محصولات جدید نیز موضوعی اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌رود.
• مرتب‌سازی: این فرآیند به معنای جدا کردن فلزات از قراضه یا پسماندهای مواد گوناگون است. به این منظور در عملیات بازیافت خودکار از سنسورها و آهنرباها استفاده می‌کنند. همچنین در برخی موارد رنگ یا وزن مواد را برای تشخیص نوع فلز مورد بررسی قرار می‌دهند.
• پردازش: برای انجام پردازش بیشتر شکل فلزات را تغییر می‌دهند تا برای فرآیند ذوب آماده شده و با صرف انرژی کمتری به مذاب تبدیل شوند. برای مثال آلومینیوم را به صورت قطعات کوچک و فولاد را شکل بلوک درمی‌آورند.
• ذوب: هر فلز در کوره‌ی مخصوصی ذوب می‌شود که این فرآیند با توجه به اندازه‌ کوره، درجه حرارت آن و حجم فلز، از چند دقیقه تا چند ساعت زمان می‌برد.
• خالص‌سازی: برای اطمینان از کیفیت و عدم آلایندگی محصول، با روش‌های مختلف مانند الکترولیز، روی آن عمل تصفیه را انجام می‌دهند.
• استحکام: بعد از خالص‌سازی، فلزات ذوب‌شده با استفاده از کمربند نقاله، برای خنک کردن و صاف کردن منتقل می‌شوند. در این مرحله فلزات بازیافتی به اشکال مختلف مانند میله درآمده‌اند.
• حمل و نقل به کارخانه‌ها: فلزات پس از خنک‌سازی به کارخانه‌ها منتقل می‌شوند تا برای تولید محصولات گوناگون مورد استفاده قرار بگیرند.

چه فلزاتی قابل بازیافت هستند؟

فلزاتی که قابلیت بازیافت دارند را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

• فلزات آهنی
• فلزات بدون آهن

گروه اول دربرگیرنده‌ محصولاتی مانند فولاد است که ترکیب اصلی آن‌ها شامل آهن باشد. بازیافت ضایعات برای تولید فولاد و چدن امری معمول به شمار می‌رود. کیفیت فلزات به دست آمده به میزان خلوص این مواد زائد و ترکیبات اولیه سازنده‌‌ آن‌ها وابسته است. در نهایت قطعات بازیافت شده در بخش‌هایی مثل بدنه‌ ماشین‌های کهنه، ابزارهای خانگی، ساختار و اسکلت ساختمان و ریل قطار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دسته‌ دوم فلزاتی مانند آلومینیوم هستند که فاقد آهن بوده و نقش مهمی در صنعت دارند. این فلزات نسبت به فلزات دارای آهن فراوانی کمتری داشته و به همین دلیل ارزش بیشتری نسبت به سایر ضایعات موجود در زباله‌ها دارند. هر ساله میلیون‌ها تن از این مواد در سراسر جهان ذوب شده و به شکل‌های مختلفی درمی‌آیند. علاوه بر آلومینیوم که استفاده از آن در صنایع بسته‌بندی روز به روز افزایش می‌یابد، فلزات بدون آهن دیگری نیز قابلیت بازیافت دارند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مس (Cu): استفاده از این فلز در جهان سابقه‌ای بسیار طولانی دارد. ایران دارای ذخایر بزرگی از مس است و این مسئله باعث شده تا استخراج فلز مس نسبت به بازیافت آن مورد توجه بیشتری قرار بگیرد.
• سرب (Pb): باتری‌های اسید_سرب که با نام حرارتی_نوری نیز شناخته می‌شوند، از منابع اصلی سرب کهنه هستند که در تجهیزات ذخیره‌کننده‌ انرژی، وسایل نقلیه و ماشین‌های صنعتی به کار می‌روند. سرب بازیافت شده به صورت سرب نرم یا آلیاژهای سرب درمی‌آید و بیشتر برای تولید مجدد همین باتری‌ها استفاده می‌شود.
• نیکل (Ni): این فلز در ساخت محلول‌های کارخانه‌ای، کاتالیزورها و باتری‌ها کاربرد داشته و آلیاژهای متنوعی مانند مونل، نیکل_نقره و نیکل_برنج را شامل می‌شود. اخیرا بازیافت باتری‌های قابل شارژ نیکل_کادمیوم مهرشده رونق پیدا کرده
• تیتانیوم (Ti): این فلز بیشتر برای ساخت فولاد زنگ‌نزن به کار می‌رود. قطعات بازیافتی آن از بدنه‌ هواپیماها، زیردریایی‌ها و مبدل‌های گرما به دست می‌آید.
• کروم (Cr): عمده‌ترین استفاده‌ کروم در فولاد زنگ‌نزن است. بنابراین این محصول مهم‌ترین منبع بازیافت آن به شمار می‌رود.
• قلع، بریلیوم، کادمیوم، کروم، کبالت، منگنز، جیوه و…

اهمیت بازیافت فلزات در ایران و جهان

میزان بازیافت‌پذیری فلزات مختلف یکسان نیست. برای مثال حدود ۶۷ درصد از فولاد قراضه، ۶۰ درصد از آلومینیوم و ۳۵ درصد از مس بازیافت می‌شوند. اما به صورت کلی انرژی مصرف‌شده برای بازیافت فلزات نسبت به انرژی مورد نیاز برای تولید اولیه‌ آن‌ها، بسیار کمتر است. این نسبت برای فلز پرکاربردی مانند آلومینیوم تا ۹۵ درصد کاهش می‌یابد. همچنین هزینه‌ بازیافت ضایعات فلزی از استخراج و معدن‌کاری آن‌ها کمتر است. جالب است بدانید میزان فلزات گروه پلاتین (پلاتین، پالادیوم و رودیوم) موجود در کاتالیزور یک خودروی مصرف‌شده ۱۰۰ برابر بیشتر از مقداری است که در سنگ معدن طبیعی یافت می‌شود. نرخ بازیافت کنونی برای این ضایعات در حال حاضر تا ۹۰ درصد هم می‌رسد.

ارزش اقتصادی ضایعات بازیافتی غیرقابل چشم‌پوشی است. پژوهشی که در سال ۹۲ فقط در یکی از مناطق تهران صورت گرفت میزان پسماندهای الکتریکی موجود در آن منطقه را حدود ۷۴۵ تن برآورد کرده که با توجه به قیمت فلزات آهن، مس و آلومینیوم، ارزش روز آن به بیش از ۴۹۹۰۰۰ دلار می‌رسید که مبلغ قابل توجهی می‌باشد. مسئله دیگر، اهمیت فلزات نادر در تولید محصولات الکتریکی و… است. امروزه کشورهایی مانند ژاپن بودجه‌های قابل توجه‌ را برای توسعه‌ی صنعت بازیافت عناصر خاکی نادر صرف می‌کنند.

با پیشرفت تکنولوژی، روش‌های نوین بازیافت ضایعات آهنی و غیرآهنی به میان آمده که تاثیر به‌سزایی در کاهش هزینه‌ها و افزایش بازدهی داشته است. یکی از این روش‌ها که آلمان از آن بهره گرفته، استفاده از فناوری‌های مبتنی بر حسگر برای دسته‌بندی و بازیافت فلزات غیرآهنی است. همچنین سه کشور انگلیس، ایتالیا و فرانسه در همکاری مشترکی، فیبرهای فولاد را از تایرهای کهنه بازیافت کرده و از آن‌ها برای استحکام‌بخشی به بتون استفاده می‌کنند.

بازیافت ضایعات چه مزایایی دارد؟

حفظ و حراست از محیط زیست مهم‌ترین مزیت بازیافت هر نوع زباله‌ای به شمار می‌رود. ضایعات فلزاتی مانند لوازم ساختمانی و صنعتی و لوازم خانگی که معمولا در محیط‌های مسکونی یا محل‌های کسب و کار پراکنده هستند، فضای زیادی را اشغال کرده و در صورت انتقال به محل‌های دفن زباله نیز باعث کاهش ظرفیت این محل‌ها می‌شوند. مهم‌تر اینکه رها کردن ضایعات آهن و فلزات دیگر در چنین مکان‌هایی برای محیط‌زیست اطراف خطرناک بوده و با پوسیدن و از بین رفتن و آلوده کردن خاک، می‌توانند تهدید مهمی برای محیط‌ زیست باشند. این مسائل بر ضرورت زیست‌محیطی بازیافت‌ ضایعات می‌افزاید. موارد زیر را می‌توان از دیگر مزایای مهم بازیافت ضایعات فلزی به شمار آورد:

    صرفه‌جویی در مصرف انرژی

    صرفه‌جویی در استفاده از مواد خام

    صرفه‌جویی در مصرف منابع آب

    کاهش آلودگی آب

اشتغال‌زایی برای تعداد زیادی از افراد و سودآوری برای کشور از طریق فروش ضایعات دیگر مزیت دارای اهمیت بازیافت ضایعات است. فلز کالایی جهانی و تقاضا برای آن همیشگی است. کشورهای در حال توسعه مانند چین و هند از بزرگ‌ترین خریداران ضایعات فلزی هستند و همین عرضه و تقاضا است که به ارزش آن می‌افزاید.

بخش دیگری از این سودآوری را می‌توان در کاربردهای صنعتی این مواد بازیافتی مشاهده کرد. صنعت و ساختمان‌سازی که قراضه‌ آهن یا ضایعات آلومینیوم در آن‌ها به‌وفور استفاده می‌شوند، جاده‌سازی، پل‌سازی، حمل و نقل، هواپیماسازی و… از مهم‌ترین محل‌های استفاده‌ این فلزات هستند. یکی از کاربردهای جالب این ضایعات، سم‌زدایی آب‌های دفعی و هرزآب‌های صنعتی است. همچنین ساخت ظروف مختلف از ضایعات آهن و سایر فلزات، به حفظ محیط زیست و کاهش نیاز به حفر و استخراج منابع بیشتر کمک می‌کند.

قرار گرفتن ضایعات تحت فرآیندی با قوس الکتریکی و سپس انتقال آن‌ها به کوره، منجر به تولید ابزارهای فلزی با کیفیت بالاتر می‌شود که فولاد ضدخش مهم‌ترین آن‌هاست. این فرآیند که با حرارت و انفجار و سروصدای بالایی همراه است را می‌توان برای اغلب ضایعات فلزی مانند مس و آلومینیوم انجام داد؛ استفاده از این روش برای بازیافت فلزات باعث اتلاف کمتر انرژی و کاهش انتشار دی‌اکسید کربن شده و در نتیجه از نظر محیط‌زیستی زیان کم‌تری دارد. حتی از نظر اقتصادی نیز این روش کاملا به‌صرفه است.

کارخانه‌های بازیافت ضایعات آهنی

خریداران پس از جمع‌آوری ضایعات آهن و روی، آن‌ها را به کارخانه‌ها و کارگاه‌هایی که در اغلب شهرهای ایران مانند تهران، مشهد، اصفهان، کرج، تبریز، ساری، اراک، یزد و… فعالیت می‌کنند، تحویل می‌دهند.

کارخانه شاخص بازیافت ضایعات در ایران، شرکت فولاد گستر آتیه‌ سپاهان است که در نزدیکی اصفهان قرار دارد. این مجتمع کار بازیافت و فرآوری آهن قراضه را با استفاده از تکنولوژی شردر انجام می‌دهد که در آن یک ماشین کاملا اتوماتیک، با ترکیبی از تجهیزات منحصر به فرد، عملیات فرآوری را با راندمان بالایی به اتمام می‌رساند. این شرکت با برخورداری از سیستم پیشرفته‌ی ERP، تمام فرآیندها از جمله ارتباط با تامین‌کنندگان و مشتریان، سیستم ورود و خروج خودروها، باسکول، انبارداری و… را به صورت اتوماتیک و سیستمی پیش می‌برد. مجتمع فولاد آلیاژی ایران که در یزد قرار دارد نیز یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های بازیافت ضایعات آهنی در ایران است که از این ضایعات فولاد تولید می‌کند. بیش از ۷۰ درصد مواد اولیه مورد استفاده در این شرکت را ضایعات آهن تشکیل می‌دهند.

سخن پایانی

بازیافت فلزات به عنوان ارزشمندترین مواد یافت‌شده در زباله، نیازمند توجه و رشد بیشتری است. این صنعت در برخی کشورها سهم عمده‌ای در صادرات داشته و میزان حفاری سنگ را کاهش داده است. شرکت‌های ساختمانی، صنایع تجاری و البته شهروندان می‌توانند با تحویل ضایعات به مراکز مخصوص، علاوه بر دریافت پول به حفظ سلامت و زیبایی محیط کار و زندگی خود کمک کنند و در رشد و پیشرفت صنعت بازیافت ضایعات در ایران سهیم باشند. آیا شما هرگز به بازیافت ضایعات فلزی بی‌استفاده‌ی خود فکر کرده‌اید؟ به نظر شما چه مشکلاتی پیش روی رشد این صنعت در کشور ما قرار دارد؟