پایگاه تحلیلی خبری ایراسین، همانطور که پیش تر در گزارش عصر جدید متالورژی در سایه اقتصاد چرخشی به اهمیت موضوع بازیافت قراضه پرداخته شد؛ تولید فولاد ثانویه یک مزیت مطلق اقتصادی و زیست‌محیطی است. فرآیندی که مصرف انرژی را ۷۰ درصد کاهش داده و از انتشار ۸۰ درصد دی‌اکسید کربن جلوگیری می‌کند. با این حال، پیش‌بینی کسری ۱۵ میلیون تنی قراضه در جهان تا پایان این دهه، فولادسازان را مجبور می‌کند به سراغ منابعی با درجات خلوص پایین‌تر بروند. این قراضه‌های درجه دوم و سوم، مملو از سیم‌های مسی، قطعات الکترونیکی و عناصر مزاحمی هستند که به راحتی از بافت آهن جدا نمی‌شوند. اینجا نقطه‌ای است که محاسبات اقتصادی با قوانین سخت‌گیرانه ترمودینامیک برخورد می‌کند و نیاز به یک معماری نوین در درون کوره‌های قوس الکتریکی به شدت احساس می‌شود.

سندرم تردی گرم

در مسیر تولید فولاد باکیفیت، مس یک دشمن سرسخت و پنهان است. در ادبیات متالورژی، حضور این عنصر مزاحم منجر به پدیده‌ای به نام تردی گرم می‌شود. زمانی که قراضه‌های آلوده به مس ذوب شده وارد مرحله نورد در دمای بالا می‌شوند، این عنصر باعث ایجاد ترک‌های عمیق سطحی و افت شدید مقاومت مکانیکی محصول نهایی می‌گردد. چالش اصلی اینجاست که مس از نظر شیمیایی نجیب‌تر از آهن است؛ یعنی نمی‌توان آن را با دمیدن اکسیژن سوزاند و به شکل سرباره از مذاب خارج کرد. تا پیش از این، تنها راهکار فرار از این سندرم، رقیق کردن مذاب با استفاده از آهن اسفنجی خالص بود، اما با پیشرفت تکنولوژی، مرزهای شیمی در حال جابه‌جایی است.

شکار مس در کوره‌های هوشمند

پژوهشگران برای شکستن این بن‌بست متالورژیکی، به راهکارهای انقلابی روی آورده‌اند. یکی از خطوط مقدم این نوآوری، استفاده از تکنیک‌های پیشرفته هیدرومتالورژی یا لیچینگ است. در این روش، پیش از آنکه قراضه وارد کوره شود، عناصر مزاحم از طریق شست‌وشو با حلال‌های شیمیایی مهندسی‌شده، از سطح آهن پاکسازی می‌شوند.

در سطحی بسیار پیشرفته‌تر، محققان در حال توسعه تکنولوژی الکترولیت اکسی‌سولفید برای استفاده در دماهای ذوب هستند. این فناوری مانند یک آهنربای شیمیایی هوشمند عمل می‌کند؛ با ایجاد یک لایه سرباره خاص روی فولاد مذاب، پیوندهای شیمیایی مس شکسته شده و اتم‌های مزاحم به درون این لایه کشیده می‌شوند. این کیمیاگری نوین، رویای تولید فولادهای پیشرفته از قراضه‌های پس‌ماند را به واقعیتی صنعتی تبدیل می‌کند.

هوش مصنوعی و معماری کوره

علاوه بر تحولات شیمیایی، مغز متفکر کوره‌ها نیز در حال یک دگردیسی کامل است. پروژه‌های پیشگامی نظیر تحقیقات دانشگاه کمبریج، با تزریق یادگیری ماشین به علم متالورژی، در حال خلق نسل جدیدی از فولادسازی هستند. در این پلتفرم‌ها، الگوریتم‌های هوش مصنوعی ترکیب شیمیایی هزاران تن قراضه ورودی را آنالیز کرده و به صورت لحظه‌ای، دقیق‌ترین میزان انرژی و مواد افزودنی لازم برای رسیدن به آلیاژ هدف را محاسبه می‌کنند.

به موازات این تحول نرم‌افزاری، در بخش سخت‌افزار نیز غول‌های تکنولوژی مانند Tenova و Primetals وارد یک رقابت نفس‌گیر شده‌اند. کوره‌های قوس الکتریکی مدرن ساخت این شرکت‌ها، دیگر صرفاً مخازنی برای ذوب فلز نیستند؛ آن‌ها به پلتفرم‌های سایبرفیزیکی مجهز شده‌اند. این سیستم‌ها با استفاده از شبکه‌ای از سنسورهای صوتی، نوری و حرارتی، رفتار مذاب را مانیتور کرده و با تزریق دینامیک و نقطه‌ای انرژی، راندمان کوره را به حداکثر رسانده و هدررفت مواد را به صفر تقلیل می‌دهند.

نیمه پنهان اقتصاد چرخشی

گذار قطعی به اقتصاد چرخشی فولاد، تنها با استراتژی‌های تهاجمی در بازار تامین قراضه محقق نخواهد شد. فاتحان نهایی این بازار پرنوسان، بنگاه‌هایی هستند که تکنولوژی تصفیه و فرآوری هوشمند را در اختیار داشته باشند. تلفیق دستاوردهای شیمیایی نظیر الکترولیت‌های اکسی‌سولفید با قدرت تحلیل داده‌های متالورژیک توسط هوش مصنوعی، نویدبخش پایانی بر محدودیت‌های تولید است. این انقلاب تکنولوژیک نه تنها تهدید ناشی از قراضه‌های آلوده را خنثی می‌کند، بلکه زنجیره ارزش فولاد را به سطحی از بلوغ می‌رساند که در آن، هر قطعه فلز فرسوده، نقطه شروعی بی‌نقص برای خلق پایدارترین سازه‌های فردا خواهد بود.