در سال ۲۰۲۱، هند و ایران در صدر تولیدکنندگان آهن اسفنجی جهان قرار گرفتند. این دو کشور مجموعا بیش از نیمی از آهن اسفنجی جهان را تولید کردند. دسترسی به معادن بزرگ سنگ آهن و وجود منابع عظیم انرژی، موجب شده که این کشورها پتانسیل بالایی جهت تولید این محصول داشته باشند.
بخش اعظم آهن اسفنجی جهان در سال ۲۰۲۱، از طریق تکنولوژی MIDREX تولید شد. این تکنولوژی که با نام شرکت ارایه‌دهنده آن شهرت یافته، به دلیل امکان استفاده از گاز طبیعی علاوه بر زغال‌سنگ، به سرعت در بین کشورهای جهان به‌خصوص کشورهای دارای منابع عظیم گاز طبیعی رایج شده است و به‌عنوان جایگزین روش کوره بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آهن اسفنجی یا آهن احیای مستقیم (DRI) از احیای سنگ آهن به‌دست می‌آید. در این روش گندله سنگ آهن که دارای عیار حدود ۶۵ درصد است، احیا گردیده و حاصل آن آهن اسفنجی می‌شود که گاهی گندله متخلخل نیز نامیده می‌شود. این محصول در فولادسازی در فرآیند ریخته‌گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به شکل‌های تختال، شمشال و شمش مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش احیای مستقیم می‌تواند بر پایه زغال‌سنگ یا گاز طبیعی باشد. در هر دو روش هدف این است که بدون ذوب کردن سنگ آهن و در دمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد، اکسیژن موجود در سنگ آهن حذف و آهن فلزی باقی بماند.
رشد تولید آهن اسفنجی در جهان در سال ۲۰۲۱
تولید آهن اسفنجی در جهان در سال ۲۰۲۱ معادل ۱۱۹ میلیون تن بود. از این میان ۹۵ میلیون تن از نوع CDRI، ۱۳.۸ میلیون تن HDRI و ۱۰.۴ میلیون تن به صورت HBI بود. تولید آهن اسفنجی در جهان در سال ۲۰۲۱ نسبت به سال ۲۰۲۰، حدود ۱۳.۷ درصد رشد داشته است. طی این دوره، هند و ایران بیش از نیمی از تولیدات آهن اسفنجی جهان را به خود اختصاص دادند. پنج کشور اول تولیدکننده آهن اسفنجی در سال ۲۰۲۱ به ترتیب هند، ایران، روسیه، عربستان سعودی و مکزیک بودند. در نمودار زیر میزان تولید این پنج کشور در سال ۲۰۲۱ نشان داده شده است.
از سال ۲۰۱۷ تا سال ۲۰۲۱ تولید جهانی آهن اسفنجی ۳۲ میلیون تن افزایش داشته است. علت این امر افزایش تولید آهن اسفنجی بر پایه زغال‌سنگ در هند و افزایش تولید آهن اسفنجی بر پایه گاز طبیعی در کشورهای ایران، الجزایر، مصر، آمریکا و روسیه بوده است.
سهم بالای تکنولوژی MIDREX در تولید آهن اسفنجی در جهان
یکی از مهم‌ترین تکنولوژی‌های تولید آهن اسفنجی، تکنولوژی MIDREX است. این تکنولوژی که توسط شرکت آمریکایی MIDREX ارایه شد، در حال حاضر، در اکثر نقاط جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال ۲۰۲۱، کارخانه‌های مبتنی بر تکنولوژی MIDREX، حدود ۷۰.۸ میلیون تن آهن اسفنجی تولید کردند که ۶۰ درصد از تولید آهن اسفنجی جهان را شامل می‌شد. رایج ترین تکنولوژی در جهان بعد از MIDREX، تکنولوژی Rotary Klin است. در سال ۲۰۲۱ حدود ۲۵ درصد از آهن اسفنجی جهان با استفاده از تکنولوژی Rotary Klin تولید شد. اغلب کارخانه‌های هند بر اساس تکنولوژی Rotary Klin و اغلب کارخانه‌های ایران بر اساس تکنولوژی MIDREX فعالیت می‌کنند. گروه دیگری که در تولید آهن اسفنجی فعالیت داشته، شرکت مکزیکی HYL بوده است. از دیگر موارد می‌توان به تکنولوژی ابداعی در ایران موسوم به PERED اشاره کرد.
روند صعودی تولید آهن اسفنجی در هند و ایران
طی سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱ همواره هند و ایران به ترتیب بزرگترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی در جهان بوده‌اند. هند با وجود داشتن منابع زغال‌سنگ و امکان استفاده از روش کوره بلند، به تولید آهن اسفنجی نیز روی آورده است. علت این امر آن است که زغال‌سنگ مورد استفاده در روش کوره بلند، زغال‌سنگ کک‌شو است، در حالی که در روش احیای مستقیم امکان استفاده از زغال کک‌نشو (حرارتی) و گاز طبیعی نیز وجود دارد. تنها درصد محدودی از منابع زغال‌سنگ هند از نوع کک‌شو است و این کشور ناچار است بخشی از زغال‌سنگ مورد نیاز خود جهت استفاده در کوره‌های بلند را از طریق واردات تامین کند. در سال ۲۰۲۰-۲۰۲۱ هند ۵۱.۲ میلیون تن زغال‌سنگ کک‌شو و ۲.۵ میلیون تن کک وارد کرد. بنابراین، این کشور در کنار روش کوره بلند، روش احیای مستقیم را نیز برای تولید فولاد در پیش گرفته است. از سوی دیگر، در ایران به علت فراوانی منابع گاز طبیعی و کمبود منابع زغال‌سنگ، احیای مستقیم بر پایه گاز طبیعی به روش‌های دیگر ارجحیت دارد. با توجه به این موضوع می‌توان اظهار داشت که در زمینه تولید آهن اسفنجی با استفاده از گاز طبیعی، ایران در رتبه نخست جهان قرار دارد.
وسعت و جمعیت بیشتر کشور هند نسبت به ایران، ذخایر بیشتر سنگ آهن و تعداد بالاتر کارخانه‌های فولادسازی و احیای مستقیم در این کشور موجب شده حجم تولید سالانه آهن اسفنجی کشور هند نسبت به ایران بیشتر باشد. توسعه کارخانه‌های بر پایه زغال‌سنگ در هند و گسترش واحدهای احیای مستقیم بر پایه گاز طبیعی در ایران سبب شده حجم تولید آهن اسفنجی در این دو کشور طی سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱ همواره روند افزایشی داشته باشد. البته در سال ۲۰۲۰ به دلیل شیوع کووید-۱۹، تولید جهانی ۳.۴ درصد و تولید هند ۲.۱ درصد کاهش داشت. در دوران همه‌گیری کووید-۱۹ در سال ۲۰۲۰ هند از کشورهایی بود که سخت گیرانه‌ترین قوانین قرنطینه را در سراسر کشور اعمال کرد و عملیات صنعتی و پروژه‌های ساخت‌و‌ساز به تدریج تا پایان ماه مارس به‌طور کامل متوقف شدند. همین امر موجب شد که در ماه‌های بعد شاخص PMI (Purchasing Manufacturer Index) در این کشور به‌طور چشمگیری کاهش پیدا کند. بر اساس ارزیابی‌های موسسه S&P Global، این شاخص از ماه می تا ماه آگوست کمتر از ۵۰ بود و در ماه می به کمترین میزان خود یعنی ۲۷.۴ رسید. در حالی که بر اساس ارزیابی‌های اتاق بازرگانی، در ایران در بیشتر ماه‌های سال ۲۰۲۰ این شاخص یا بالای ۵۰ بوده و یا افت اندکی داشته است. هند در سال ۲۰۲۰ کاهش تقاضای ۱۸ درصدی فولاد را تجربه کرد.
در جدول زیر تولید این دو کشور در سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱ نشان داده شده است.
بخش اعظم آهن اسفنجی در هند بر پایه تکنولوژی Rotary Klin تولید می‌شود. علت این امر وجود منابع عظیم زغال‌سنگ در این کشور است. این در حالی است که تولید آهن اسفنجی در ایران، تماما از طریق گاز طبیعی و با استفاده از دو تکنولوژی MIDREX و PERED صورت می‌گیرد. تولید آهن اسفنجی در هند در سال ۲۰۲۱ برابر ۳۹.۱ میلیون تن بود که ۳۰.۱ میلیون تن آن از طریق تکنولوژی Rotary Klin و ۹ میلیون تن آن از تکنولوژی های مبتنی بر گاز طبیعی تولید شده بود. تولید ایران در سال ۲۰۲۱ معادل ۳۱.۸ میلیون تن بود که ۲۹.۲ میلیون تن آن با استفاده از تکنولوژی MIDREX و ۲.۶۷ میلیون تن آن از طریق تکنولوژی PERED تولید شد. از دیگر موارد قابل توجه این است که در هند حجم تولید آهن کوره بلند بیشتر از آهن احیای مستقیم است، در حالی که در ایران این نسبت برعکس است.
از شرکت‌های بزرگ هندی در زمینه تولید آهن اسفنجی می‌توان شرکت‌های JSBL و JSW steel limited را نام برد. ظرفیت تولید شرکت JSBL حدود ۱.۴ میلیون تن در سال است و بر پایه زغال‌سنگ فعالیت می‌کند. منبع انرژی شرکت JSW steel limited گاز طبیعی و تکنولوژی مورد استفاده آن MIDREX است و تولید سالانه آن حدود ۱.۶ میلیون تن در سال گزارش شده است.
مهم‌ترین کارخانه‌های ایران در زمینه تولید آهن اسفنجی، کارخانه‌های فولاد مبارکه و فولاد خوزستان هستند که هر دو از تکنولوژی MIDREX استفاده می‌کنند. ظرفیت دو کارخانه فولاد مبارکه و فولاد خوزستان در سال ۲۰۲۱، مجموعا ۱۲.۸ میلیون تن آهن اسفنجی بود که حدود ۴۰ درصد از ظرفیت کل ایران در این سال بوده است. از کارخانه‌های مبتنی بر تکنولوژی PERED در ایران می‌توان چهار شرکت فولاد شادگان، فولاد میانه، فولاد نیریز و فولاد بافت را نام برد. مجموع ظرفیت این چهار شرکت در سال ۲۰۲۱ حدود ۳.۲ میلیون تن بوده است. در خارج از ایران نیز، شرکت Shanxi Taihang Mining در چین از تکنولوژی PERED استفاده می‌کند.
احتمال کاهش استفاده از تکنولوژی MIDREX در هند و ایران در سال‌های آینده
به دلیل کمبود منابع گاز طبیعی و فراوانی منابع زغال‌سنگ در هند، پیش‌بینی می‌شود که این کشور تمایل چندانی به گسترش کارخانه‌های مبتنی بر تکنولوژی MIDREX نداشته باشد و ترجیح این کشور جهت تولید آهن اسفنجی، تکنولوژی Rotary kiln باشد که هم اکنون نیز به‌طور گسترده در هند مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سوی دیگر احتمال می‌رود ایران به دلیل محدودیت‌های ناشی از موضوع تحریم‌ها، به تکنولوژی بومی خود یعنی تکنولوژی PERED روی آورد و سعی در بکارگیری این تکنولوژی در کارخانه‌های جدید خود داشته باشد.