کک سوزنی سبز، حلقه گمشده صنعت فولاد

بومی‌سازی الکترودگرافیتی، دستیابی به تولید کک سوزنی کلسینه، شرط اساسی نیل به این هدف است. کک سوزنی از دو منشاء کک نفتی و کک قطران ذغال سنگ تولید می‌شود. در دنیا فقط دو شرکت هستند که کک سوزنی با منشا ذغال سنگ تولید می‌کنند که هر دو در ژاپن قرار دارند. میتسوبیشی کمیکال اولین شرکت در دنیاست که موفق شد کک سوزنی پایه ذغال سنگ تولید کند. کک سوزنی میتسوبیشی کمیکال خواص فیزیکی عالی مانند ضریب انبساط گرمایی کم و مقاومت الکتریکی بسیار پایین همراه با خرد شوندگی کمتر و شکست کمتر دارد.

در سال ۱۹۳۵ تولید کک از پترولیوم کک به روش کک‌سازی تاخیری از نفت خام جایگزین تولیدکک از ذغال سنگ شد. از دهه ۱۹۷۰ کک سوزنی جایگزین دیگر مواد برای تولید الکترود گرافیتی شد که تحول بزرگی در تولید فولاد به روش قوس الکتریکی بوجود آمد. کک سوزنی بر پایه نفت حدود ۶۷٫۵ درصد از بازار کک سوزنی را در سال ۲۰۱۹ به خود اختصاص داده بود.

اسامی ۷ شرکت بزرگ تولیدکننده کک سوزنی در جهان عبارتند از: Phillips 66 (ظرفیت ۳۷۰ هزارتن در سال)‌،  C-Chem (ظرفیت ۱۷۰ هزارتن درسال)‌، GrafTech International ، Mitsubishi Chemical (ظرفیت ۱۳۰ هزارتن درسال)،  JX Holdings Inc ( ظرفیت ۸۰ هزارتن درسال)، Petrocokes Japan Limited و Posco Chemtech  می‌باشند.

اسامی ۷ شرکت بزرگ تولید کننده کک سوزنی در کشور چین عبارتند از: Fangda Carbon New Material Technology Co.‌، Qitaihe Baotailong Coal&Coal Chemicals Public Co. ،  Shandong Yida New Material Co. ،Kaifeng Pingmei New Carbon Material Technology Co. ،Jinzhou Petrochemical Co. ،  Baowu Carbon Material Technology Co.  و Shanxi Hongte Coal Chemical Industry Co. می‌باشند.

در آگوست ۲۰۱۸‌، شرکت بائو کمیکال و فانگدا کربن با همکاری یکدیگر کارخانه تولید الکترود گرافیت گرید UHP (قدرت فوق‌العاده بالا) را با نام «Boafang Carbon Material Technology Co. Ltd» راه اندازی کردند.

شیوع ویروس کرونا (COVID-19)‌، اگر چه به شدت بر تجارت جهانی تاثیر گذاشته است، لیکن شرکت‌های فولادی عزم جدی خود را بر حفظ تولید نشان داده‌اند زیرا تولید فولاد و فعالیت‌های مربوط به آن تحت قانون کالاهای اساسی قرار دارد. با این وجود، این مسئله نگران کننده است که چه مدت شرکت‌های فولادی جهانی می‌توانند تولید خود را ادامه دهند زیرا شرکت‌های فولادی رزروهای خود را تا ماه مارس ۲۰۲۰ انجام داده‌اند و برای فروش محصولات از آوریل، اکثریت با مشکلاتی روبرو می‌شوند، زیرا اکثریت شرکت‌های خودروسازی و تولیدکنندگان کالاهای خانگی، تولید را متوقف کرده و از این رو بر تقاضای کک سوزنی تأثیر می‌گذارند.

براساس گزارش جدید Reports and Data در خصوص بازار جهانی کک سوزنی تا سال ۲۰۲۷، انتظار می‌رود ارزش بازار کک سوزنی  به ۵٫۸۵ میلیارد دلار برسد. تقاضا برای باتری‌های لیتیوم یونی، عمدتا ناشی از محبوبیت روزافزون وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEV)، وسایل نقلیه باتری الکتریکی (BEV)‌، لپ تاپ‌ها و دستگاه‌های هوشمند و همچنین رشد صنایع فولاد با کوره‌های قوس الکتریک، به ویژه در منطقه آسیا و اقیانوسیه‌، باعث رشد بازار خواهد شد. از طرفی مقررات جدید IMO2020 مبنی بر مصرف سوخت کم گوگرد، که از اول ژانویه ۲۰۲۰ به اجرا درآمد، احتمالاً تأثیر قابل توجهی بر قیمت کک سوزنی خواهد گذاشت. زیرا بخش عمده‌ای از آن در سوخت‌های دریایی مصرف می‌شود.

بازار مصرف کک سوزنی براساس مشتریان نهایی (کاربرد)، موقعیت جغرافیایی، ماده اولیه و گرید(درجه) بخش‌بندی می‌شود. براساس کاربرد (مشتریان نهایی)، کک سوزنی درصنعت فولاد (ساخت الکترود گرافیتی)، صنعت آلومینیوم (ساخت آند)، باتری لیتیوم، انرژی هسته‌ای و سایر استفاده می‌شود. الکترود گرافیتی با ۸۰ درصد بیشتر سهم بازار مصرف کک سوزنی را در سال ۲۰۱۹ به خود اختصاص داده است. انتظار می‌رود در دوره پیش بینی (۲۰۲۰-۲۰۲۷ ) با نرخ ۶٫۶ درصد رشد کند. الکترودهای گرافیت در کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) و کوره پاتیلی(LF) برای تولید فولاد، تولید فلز سیلیکون، تولید آلیاژهای آهنی و فرآیندهای ذوب، کاربرد دارند. حدود ۱۰درصد بازار مصرف کک سوزنی به باتری‌های لیتیوم ، ۸ درصد مواد پیشرفته کربنی گرافیت و  ۲ درصد سایر موارد اختصاص دارد. براساس موقعیت جغرافیایی، بازار کک سوزنی به بخش‌های آمریکای شمالی، اروپا، آسیا اقیانوسیه، آمریکای لاتین، خاورمیانه و آفریقا تقسیم می‌شود. بازار منطقه آسیا اقیانوسیه بیشترین سهم بازار را در سال ۲۰۱۹ به خود اختصاص داد و پیش بینی می‌شود. در دوره ۲۰۲۷-۲۰۲۰‌، میزان رشد مرکب سالانه ۷٫۴ درصدی داشته باشد. تسلط بر بازار در منطقه به دلیل رشد زیرساخت ها و رشد بخش تولید است. براساس ماده اولیه، برپایه نفت و برپایه ذغال سنگ تقسیم می‌شود. کک سوزنی بر پایه نفت در سال ۲۰۱۹ سهم بیشتری از بازار را در اختیار داشت و انتظار می‌رود در دوره پیش بینی شده(۲۰۲۰-۲۰۲۷ )  با نرخ ۶٫۱ درصد رشد کند.

بازارکک سوزنی براساس گرید (درجه)‌، به سه دسته کک سوزنی با ارزش پایه (Base premium)‌، کک سوزنی با ارزش متوسط (Intermediate-premium)  و کک سوزنی با ارزش عالی یا سوپر (Super-Premium) تقسیم می‌شود. برای تولید الکترود گرافیتی مورد استفاده کوره‌های قوس الکتریک، نیاز به کک سوزنی با ارزش عالی یا سوپر است. انتظار می‌رود که کک سوزنی با ارزش عالی (درجه ۱) در دوره پیش بینی (۲۰۲۰-۲۰۲۷ ) با نرخ ۶ درصد رشد کند.

در کشور ایران تلاش‌هایی برای تولید کک سبز صورت گرفته که به آن می پردازم. درسال ۱۳۹۴، شرکت پخت کک سبز در شهر صنعتی خرمشهر به منظور کلسیناسیون کک اسفنجی با حضور معاون اول رئیس جمهور، راه اندازی شد و پس از دو ماه  به دلیل  عدم امکان واردات مواد اولیه متوقف شد. در سال‌های ۱۳۹۷ و اوایل سال ۱۳۹۸، پژوهشگاه نفت اعلام کرد که به تکنولوژی تولید کک سوزنی در مقیاس آزمایشگاهی دست یافته است. در دی ماه ۱۳۹۷،  تفاهمنامه سه‌جانبه‌ای میان شرکت‌های فولاد خراسان، فولاد مبارکه و شرکت دانش‌بنیان پیشرو پژوهان کربن ققنوس منعقد شد تا براساس آن و با نظارت عالی معاون علمی و فناوری ریاست‌جمهوری، تولید کک سوزنی به‌عنوان ماده اولیه تولید الکترود گرافیتی بومی‌سازی شود.

یک سال بعد این شرکت دانش بنیان توانست تولید کک سوزنی  را از مرحله آزمایشگاهی به مرحله نیمه‌صنعتی برساند. در ۲۷ آذر ماه ۹۸‌، رئیس جمهور آمریکا، صادرات کک نفتی که ماده اولیه کک سوزنی است را به کشور ایران تحریم کرد. پس از اقدام آمریکا و تحریم الکترود گرافیتی با هدف زمین زدن صنعت فولاد (اواخر دی‌ماه) بلافاصله نشستی با این محور در دفتر (مقام معظم رهبری) تشکیل شد و بر دستیابی به تکنولوژی تولید کک سبز تاکید شد. در تاریخ بیست و پنجم دی ماه ۱۳۹۸‌، شرکت گسترش فناوری خوارزمی، توانست کمتر از ۶ ماه به تولید یک تن در روز کک سوزنی در مقیاس پایلوت دست پیدا کند. در تاریخ دوازدهم بهمن ۱۳۹۸، طرح تولید کک سوزنی در قالب فاز سوم توسعه پتروشیمی تخت جمشید و با همت هلدینگ دانش بنیان HNT با ظرفیت ۱۰ هزار تن در سال درمرحله اول و قابلیت افزایش تا ۲۰ هزارتن در سال در مراحل بعدی،کلنگ زنی شد. در تاریخ ۲۱ بهمن ۱۳۹۸، تفاهم‌نامه تولید کک‌ اسفنجی و سوزنی در پالایشگاه‌های بندرعباس و امام خمینی (ره) شازند، بین شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران و سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو) به ارزش یک میلیارد یورو امضا شد. لیسانس این فناوری متعلق به پژوهشگاه صنعت نفت است که شامل تولید۶۲۰ هزارتن کک اسفنجی در پالایشگاه بندر عباس و  ۷۰ هزارتن کک سوزنی در پالایشگاه امام خمینی شازند می‌باشد. در دیماه ۱۳۹۸ شرکت اروندکک ایرانیان با مشارکت شرکت‌های  فولاد خوزستان‌، معدنی وصنعتی چادرملو، ایده‌پردازان صنعت فولاد، گروه توسعه فراگیر خوزستان، معدنی وصنعتی گل گهر با سرمایه اولیه ده میلیارد ریال و با موضوع فعالیت مشاوره، طراحی، ساخت، نصب، راه اندازی کارخانجات کک سوزنی و کک اسفنجی و صنایع مرتبط و تولید کک سوزنی و اسفنجی تاسیس شد. در قسمت بعدی، شرح تکنولوژی و اقتصادی تولید کک سوزنی سبز ارائه خواهد شد.