نقش دانش فنی و تکنولوژی فرآیند تصفیه مذاب در کاهش تلفات اهمی در صنعت سیم وکابل
در دنیای امروز انرژی از مسائل اساسی و زیربنایی است و ساختار اقتصادی و سیاسی کشورها به چگونگی دسترسی به انرژی، نحوه مصرف و قیمت آن بستگی دارد. برق یکی از انواع انرژی است که به دلیل مشخصه های خاص خود، بیشتر از سایر انواع انرژیها مورد توجه می باشد. با داشتن اطلاعاتی در مورد میزان برق مصرفی، شدت انرژی، ترکیب مشترکین برق و منحنی بار، درجه توسعه یافتگی هر کشوری تعیین می گردد.
بعضی از شاخص های اصلی و مهم صنعت برق که در برنامه پنجم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشور نیز مورد توجه می باشند عبارتند از:
کاهش تلفات، افزایش راندمان نیروگاه ها و مدیریت مصرف برق. مبحث تلفات انرژی از مهمترین مقوله هایی است که صنعت برق با آن مواجه است و توجه به کاهش آن ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در کشورهای صنعتی از همان ابتدای شکل گیری این صنعت یعنی سال ۱۹۰۰ میلادی مبحث تلفات مورد توجه قرار گرفت و تاکنون تلاشهای زیادی در این زمینه صورت گرفته و با ابداع روشهای مختلف و بکارگیری آنها نتیجه خوبی بدست آمده است. در کشور ما با توجه به اینکه این صنعت هنوز در زمینه کاهش تلفات تا حد مطلوب، راه طولانی در پیش دارد ضرورت توجه به این امر را متوجه مسئولان و محققان می سازد.
در معیار شاخص بهره وری انرژی، شاخص تلفات شرکتهای توزیع، حدود ۱۵ درصد و شرکتهای برق منطقه ای( شبکه سراسری) نیز حدود ۵ درصد می باشد. کاهش تلفات انرژی الکتریکی به طور کلی عبارت است از افزایش ظرفیت تولید و افزایش ظرفیت شبکه انتقال و توزیع، بدون آنکه در امر تولید سرمایه گذاری کرده باشیم.
زیانی که از مبحث تلفات در شبکه های توزیع و انتقال به صنعت برق کشور تحمیل می شود، بالغ بر ۵۰۰۰ میلیارد ریال در سال تخمین زده می شود.
پارامترهای گوناگونی در مبحث تلفات انرژی شبکه های توزیع و انتقال مؤثر هستند که یکی از این پارامترها به صنعت سیم و کابل وابسته است. بنابراین کیفیت انواع سیم و کابل مسی و آلومینیومی مورد مصرف در شبکه های توزیع و انتقال کشور بسیار حائز اهمیت است. امروزه افزایش قیمت مس و آلومینیوم(ناشی از افزایش نرخ ارز و کمبود نقدینگی) تولیدکنندگان سیم و کابل را مجاب به تأمین مواد اولیه ارزان می نماید
و در نتیجه مصرف ضایعات مس و آلومینیوم در تولید مفتول مورد نیاز صنعت سیم وکابل کشور بسیار رایج شده است.
مقدار تولید مس کاتدی ایران در سال گذشته حدود ۲۳۰ هزار تن و مقدار شمش آلومینیومی حدود ۳۱۰ هزارتن بوده و با توجه به گستردگی صنایع پایین دستی مس و آلومینیوم، همچنین بالابودن قیمت آنها نسبت به قیمت جهانی، تولیدکنندگان را مجاب به تأمین مواد اولیه ارزان یعنی تولید مفتول از ضایعات مس و آلومینیوم می نماید. نکته حائز اهمیت در این مقوله داشتن دانش تکنولوژی فرآیند تصفیه مذاب در کاهش تلفات سیم وکابل تولیدی از ضایعات مصرف شده می باشد.
طبق تئوری کلاسیک فیزیک و نظریه الکترونهای آزاد، هدایت هر فلز به چگونگی حرکت الکترونهای آزاد لایه آخر (والانس) آنها بستگی دارد. حرکت این اتمها توسط اصطکاک شبکه اتمی فلز محدود می شود .
این اصطکاک در اثر برخورد متوالی این الکترونها به یکدیگر و به اتمهای شبکه فلزی بوجود می آید. با افزایش ناخالصی های یک فلز خالص، هدایت الکتریکی آن کاهش می یابد که طبیعتاً در اثر ایجاد اختلال در حرکت الکترونهای آزاد توسط اتمهای محلول در فاز زمینه است.
هر گونه بی نظمی در تناوب اتمی شبکه مس یا آلومینیوم باعث می شود که الکترونها پخش شوند و رسانندگی الکتریکی کاهش یابد. عناصر محلول در شبکه مس یا آلومینیوم با اندازه اتمی متفاوت باعث ایجاد مناطقی با کرنش کشسان موضعی می شوند و از این طریق رسانندگی را کاهش می دهند مقدار عناصر محلول در مس و آلومینیوم خالص حتی به مقدار PPM نیز در کاهش رسانندگی آنها اثربخش است. ناخالصی های آهن و سیلیسیم عمومی ترین ناخالصی همیشگی در آلومینیوم محسوب می شوند که اولی در حین انجماد و سرد شدن مذاب به صورت فازهای ثانویه بین فلزی و دومی به صورت ذرات ریز خود عنصر پدیدار می شوند.
ناخالصی هایی نظیر وانادیم، تیتانیوم، کروم، منگنز، لیتیم و زیرکونیوم هرچند به مقدار بسیار ناچیز، تأثیر زیادی بر کاهش هدایت الکتریکی سیم و کابل آلومینیومی می گذارند. همچنین ناخالصیهایی نظیر اکسیژن، فسفر ، گوگرد، سلنیم، بیسموت و تلوریم در حد PPM نیز در افزایش تلفات اهمی سیم و کابل مسی بسیار اثربخش هستند.
فرآیند تکنولوژی و دانش تصفیه مذاب (حذف یا کاهش ناخالصی ها تاحد مجاز) علاوه بر مبحث مهم تلفات اهمی بر پارامترهای مهم فرآیند تولید نیز یعنی مواد بری ، پارگی سیم، عمر دای و سرعت تولید نیز بسیار حائز اهمیت می باشد.
امروزه در فرآیند تکنولوژی تصفیه مذاب داشتن تجهیزات توأم با دانش فنی تصفیه بسیار تأثیرگذار می باشد. بررسی های فنی از تولیدکنندگان درکشور نشان م یدهد تعداد محدودی از شرکتهای تولیدکننده مفتول آلومینیوم و مس از این دانش در استفاده از ضایعات بهره می برند و صرفاً داشتن ماشین ریخته گری تولید مفتول مس یا آلومینیوم از ضایعات به معنی داشتن دانش فنی تصفیه مذاب نمی باشد.
نتایج آزمو نهای هدایت الکتریکی و مقاومت اهمی انجام شده بر روی مفتولهای تولیدی از ضایعات بسیاری از تولیدکنندگان کشور گواه این مسئله می باشد. البته در مواردی می توان با افزایش موادبری مس و آلومینیوم کاهش تلفات اهمی سیم وکابل تولیدی مربوطه را جبران کرد ولی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد و قیمت تمام شده قابلیت رقابت در بازار را ندارد.
نتیجه گیری
با افزایش نرخ ارز و کاهش شدید ارزش پول ملی و همچنین کمبود نقدینگی تولیدکنندگان، استفاده از ضایعات مس یا آلومینیوم در تولید سیم وکابل با هدف کاهش قیمت تمام شده محصولات سیم و کابلی مورد نیاز شبک ههای توزیع و انتقال، بدون داشتن تکنولوژی و دانش فرآیند تصفیه مذاب(دانش فنی حذف یا کاهش ناخالص یها تا حد مجاز) در افزایش تلفات اهمی شبکه های توزیع و انتقال کشور بسیار اثربخش می باشد. یادآوری می گردد حد مجاز ناخالصی های مس و آلومینیوم در صنعت سیم و کابل به ترتیب مطابق استانداردهای ASTM B115 و ASTM B233 تعریف می گردد.
شایان ذکر است مصرف ضایعات بدون داشتن دانش و تکنولوژی فرایند تصفیه مذاب، علاوه بر مبحث مهم افزایش تلفات اهمی بر پارامترهای مهم فرایند تولید نیز یعنی مواد بری (بخصوص مس بری)، پارگی سیم، عمر دای ها و سرعت تولید نیز بسیار حائز اهمیت می باشد.
تحلیلی از : مهندس غلامرضا فلاح نژاد (کارشناس مهندسی متالورژی / کارشناس ارشد مدیریت کسب و کار )
نشریه داخلی صنعت سیم و کابل
انجمن صنفی کارفرمایی تولیدکنندگان سیم و کابل ایران
شماره هفتاد و دوم – پا ییز ۱۳۹۷
بیشتر بخوانید :
تاثیر افزایش مقاومت الکتریکی ناشی از انتخاب نامناسب سیم و کابل بر مصرف برق
کابل مسی یا آلومینیومی ؟
استانداردهای مربوط به رفتار کابل در شرایط آتش
شاخصهای مؤثر در موفقیت فضای کسب و کار صنعت سیم وکابل
فرآیند فشرد ه سازی هادی
روش اندازه گیری ضخامت عایق کابل های فشار قوی با استفاده از پردازش تصویر
