به گزارش گروه فناوری پیشرفته تیکنا، محققان دانشگاه رازی با تشکیل کارگروه ویژه و هسته‌های فناوری، به تولید دانش فنی فرآوری چند محصول قیرمعدنی دست پیدا کردند.
شهرستان گیلان‌غرب در استان کرمانشاه دارای دومین منابع قیرطبیعی جهان پس از آمریکا و ونزوئلا است، اما سال‌هاست که از این منابع معدنی به جز خام‌فروشی استفاده دیگر نمی‌شود و سود میلیاردی آن نصیب دیگر کشور‌ها می‌شود.
در این راستا جمعی از پژوهشگران دانشگاه رازی کرمانشاه از یک‌سال گذشته کارگروهی ویژه در این زمینه تشکیل داده‌اند و با تشکیل هسته‌های فناوری گام‌های بلندی برای فرآوری محصولات قیرمعدنی در استان برداشته‌اند.
علی‌اشرف درخشان عضو هیئت علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی و عضو کارگروه ویژه قیر معدنی دانشگاه در این خصوص اظهار داشت: احمدی رئیس دانشگاه رازی سال گذشته دیداری با مسئولان و نمایندگان استان داشت و نمایندگان استان خواستار فعالیت بیشتر دانشگاه رازی در حوزه قیرمعدنی و تولید دانش فنی در این زمینه شدند تا استان از بن‌بست خام فروشی قیرطبیعی خارج شود.
وی در ادامه بیان کرد: یکی از پتانسیل‌های قوی در بخش معادن کشور، معادن منحصر به فرد قیر معدنی (گیلسونایت) در غرب کشور که عمدتا در استان کرمانشاه واقع شده، می‌باشند. ذخایر اصلی قیر معدنی تنها در چند کشور محدود از جمله ایران آمریکا و ونزوئلا وجود دارند و در ایران عمدتا در غرب کشور وجود دارند. حجم بالایی از ذخایر این ماده معدنی متاسفانه بعد از استخراج عمدتا به صورت خام و بدون فراوری با قیمت ناچیزی صادر می‌شود. این درحالی‌است که در کشور به جز چند محصول محدود از جمله ایزوبام و قیر میکسی، فراوری خاصی برای قیر معدنی صورت نمی‌گیرد.
درخشان بیان کرد: در دنیا بیش از ۱۶۰ محصول با استفاده از این ماده معدنی معرفی شده‌اند که می‌تواند ارزش افزوده بسیار بالایی همراه با اشتغال‌زایی مناسب به همراه داشته باشد. می‌توان گفت در صورت سرمایه‌گذاری در بخش تصفیه قیر معدنی و اقتصاد دانش‌بنیان، با فراوری قیر معدنی می‌توان یک تحول بزرگ اقتصادی در منطقه غرب کشور ایجاد کرد که به پویایی بیشتر معادن قیر معدنی و ایجاد اشتغال دانش‌بنیان از طریق ایجاد واحد‌های تولیدی کوچک تا بزرگ در صنایع پایین دستی قیر معدنی منجر می‌شود. جلوگیری از خام فروشی و ایجاد ارزش افزوده بالا می‌تواند زمینه‌های صادرات محصولات دانش‌بنیان حوزه قیر معدنی را علاوه بر بازار داخلی آن به وجود آورد.
وی یکی از طرح‌های بزرگ مطرح شده در دانشگاه رازی به عنوان دانشگاه مادر غرب کشور را تصفیه، فرآوری و تولید محصولات نوین از قیر معدنی عنوان کرد و افزود: این طرح در چند سال اخیر مورد توجه پژوهشگران این دانشگاه قرار گرفته است. خوشبختانه با تشکیل هسته‌های فناور در مرکز رشد و پارک علم و فناوری بیستون دانشگاه رازی در این زمینه فعالیت‌های موفقی در زمینه تصفیه شیمیایی قیر معدنی و همچنین تولید چند محصول فناورانه از آن به انجام رسیده است و برای فراوری چندین محصول دیگر نیز برنامه‌ریزی شده است. با توجه به اینکه عمده تحقیقات کاربردی انجام شده در مقیاس آزمایشگاهی بوده است، لازم است با انجام حمایت‌های مالی از این طرح‌های تولیدی امکان تولید در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی را فراهم کرد تا بتوان ثمره این تحقیقات کاربردی را وارد بخش صنعت و تجارت استان کرمانشاه کرد.
درخشان یکی از چالش‌های اصلی در زمینه تولید دانش‌بنیان این محصولات در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی را کمبود و فقدان تجهیزات تولید و مواد اولیه ضروری در مقیاس نیمه صنعتی دانست و اظهار داشت: به نظر می‌رسد؛ ایجاد یک واحد افزایش مقیاس نیمه صنعتی با تجهیزات کامل تولید در محل دانشگاه رازی به منظور عبور از مرحله آزمایشگاهی به تولید نیمه صنعتی یک ضرورت اساسی است. با ایجاد یک واحد نیمه صنعتی به همراه تجهیزات لازم برای تصفیه و فراوری قیر معدنی به عنوان محل ثابت تولید دانش فنی قابل تجاری سازی، گام بزرگی برای تجاری سازی محصولات هدف‌گذاری شده در این حوزه را می‌توان برداشت.
تشکیل واحد فناور در دانشکده شیمی دانشگاه رازی برای فرآوری محصولات قیرمعدنی
وی در ادامه بیان کرد: به منظور تولید محصولات نوین در حوزه فراوری قیر معدنی؛ یک هسته فناور در دانشکده شیمی متشکل از اساتید و دانشجویان تشکیل شده است که در دو سال گذشته فعالیت خود را بر تولید دانش فنی محصولات دانش بنیان قیر معدنی متمرکز کرده است. هسته فناور تشکیل شده در دانشکده شیمی دانشگاه رازی با نام «آژوان فناوران پارسیان» متشکل از اساتید و دانشجویان گروه شیمی ( علی اشرف درخشان عضو هیئت علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی، سیروس زین‌الدینی و سارا ایوانی اعضای هیئت علمی دانشکده شیمی دانشگاه رازی، هومن رضایی دانشجوی دکتری دانشکده شیمی دانشگاه رازی) هستند که در دو سال گذشته فعالیت‌های خود را با تمرکز بر موضوع قیر معدنی آغاز کردند و هم‌اکنون موفق به تولید نمونه‌های اولیه محصولات فناورانه این حوزه شده‌اند.
حوزه‌های تولید ارزش افزوده از قیر معدنی
علی‌اشرف درخشان، عضو هیئت علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی اقدامات صورت گرفته در خصوص فرآوری محصولات قیر طبیعی را به شرح ذیل تشریح کرد:
بر اساس مطالعات انجام گرفته می‌توان سه بخش کلی برای ایجاد ارزش افزوده از قیر معدنی در نظر گرفت:
• فرآیند‌های تصفیه و خالص سازی قیر معدنی:
قیر معدنی بعد از استخراج عمدتا درصد‌های مختلفی از خاکستر و ناخالصی‌های گوگردی را به همراه دارد که با افزایش میزان خاکستر قیمت فروش آن کاهش می‌یابد. عمدتا قیر معدنی استان به صورت تصفیه نشده و با سطوح مختلف خاکستر با قیمت‌های ناچیز صادر می‌شود که به غیر از برخی معادن خاص که درصد خاکستر پایینی دارند مابقی با درصد خاکستری ۸ -۲۰ درصد با قیمت‌های مختلف صادر می‌شوند. این درحالی‌است که اگر خاکسترزدایی مناسب و تصفیه اولیه‌ای بر روی گیلسونایت صورت بگیرد و درصد خاکستر کاهش پیدا کند قیمت صادراتی آن افزایش چشمگیری پیدا می‌کند. اصولا دو روش برای تصفیه و خاکستر زدایی قیر معدنی وجود دارد:
تصفیه فیزیکی: شستشوی قیر معدنی با آب به روش فلوتاسیون (شناورسازی) انجام می‌گیرد که منجر به کاهش ۴-۶ واحدی درصد خاکستر می‌شود. این تصفیه فیزیکی باعث بهبود عملکرد قیر معدنی در استفاده در محصولاتی از قبیل رنگ و جوهر می‌شود. در حال حاضر تنها شرکت فعال در زمینه خاکسترزدایی از قیر معدنی در کشور، شرکت کیمیا تار اکسیر مستقر در شهرک صنعتی فرامان در کرمانشاه است. به نظر می‌رسد ظرفیت تصفیه این واحد نیازمند به توسعه و ارتقا است که بتواند جوابگوی ظرفیت تولید قیر معدنی استان باشد.
تصفیه شیمیایی: کاهش خاکستر و تصفیه قیر معدنی با استفاده از حلال‌ها و معرف‌های شیمیایی یک روش دیگر کاهش خاکستر است که راندمان بسیار بالاتری نسبت به روش فیزیکی دارد. با روش شیمیایی می‌توان به خاکستر‌های کمتر از ۵ درصد نیز دست پیدا کرد که قیمت فروش بسیار بالاتری را دارند. در حال حاضر روش شیمیایی در کشور برای خاکستر زدایی وجود ندارد. در مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی بر روی یک روش کاهش خاکستر به روش شیمیایی مطالعاتی صورت گرفته که با استفاده از معرف‌های شیمیایی موفق به کاهش خاکستر از ۱۶ درصد به زیر ۲ درصد شده است. از نظر جنبه‌های اقتصادی به نظر می‌رسد این طرح می‌تواند مقرون به صرفه باشد. با توجه به نبود یک واحد فعال در زمینه تصفیه شیمیایی در کشور می‌توان با اجرای موفق یک طرح خاکسترزدایی شیمیایی یک تحول اساسی در ایجاد ارزش افزوده در حوزه قیر معدنی در کشور ایجاد کرد که به تولید محصولات استاندارد نیز کمک شایانی می‌کند.
در یک نگاه کلان و توسعه‌ای ایجاد یک پالایشگاه قیر معدنی بر اساس تصفیه فیزیکی و شیمیایی با ظرفیت چندین هزار تن در سال یک ضرورت اساسی برای توسعه قیر معدنی در کشور است. مهمتر از صادرات قیر معدنی تصفیه شده، توجه به این نکته که برای تولید محصولات ثانویه از گیلسونایت، خالص سازی و خاکستر زدایی یک ضرورت است؛ بنابراین این پالایش و تصفیه قیر معدنی یک صنعت مادر برای صنایع پایین دستی تولید محصولات ثانویه می‌باشد.
• جداسازی عناصر و ترکیبات با ارزش از قیر معدنی:
یکی دیگر از راه های ایجاد ارزش افزوده از قیر معدنی، جداسازی ترکیبات با ارزش افزوده بسیار بالا، اما در مقادیر کم است. جداسازی این ترکیبات نیازمند استفاده از فناوری‌های بعضا پیچیده و دانش فنی مخصوص به خود می‌باشد. استخراج این ترکیبات از قیر معدنی می‌تواند صورت بگیرد و قیر معدنی نیز دوباره در فرآیند‌های تولید محصول به مصرف برسد.
ترکیبات فلز پورفیرین: یکی از ترکیبات طبیعی بسیار گرانبها که قابلیت صادرات دارند فلز –پورفیرین‌ها می‌باشند که در ساختار قیر معدنی در مقادیر کم وجود دارند. ترکیبات نیکل وانادیوم و کبالت پورفیرین‌های متعددی را می‌توان با روش‌های جداسازی استخراج خالص سازی و شناسایی کرد. این ترکیبات خاصیت دارویی دارند و با قیمت‌های بالا در بازار خریداری می‌شوند.
فلزات کمیاب: برخی فلزات واسطه و نادر در مقادیر ppm در قیر معدنی وجود دارند که در غلظت‌های قابل استحصال می‌توانند استخراج شوند. فلزاتی مانند اسکاندیوم وانادیوم نیکل و … که هر کدام قیمت‌های بالایی می‌توانند داشته باشند به طور مثال یک کیلوگرم اکسید اسکاندیوم قیمتی حدود ۴۶۰۰ دلار معادل ۱۴۷ میلیون تومان ارزش دارد. فناوری‌هایی مانند استخراج با سیال فوق بحرانی می‌توانند در این خصوص به خدمت گرفته شوند و ایجاد ارزش افزوده بسیار بالایی به همراه داشته باشند.
• تولید محصولات ثانویه از قیر معدنی:
قیر معدنی تصفیه شده و یا تصفیه نشده با خاکستر پایین می‌تواند ماده اولیه یک‌سری محصولات ثانویه باشند که در دنیا تولید شده‌اند و نیازمند بومی‌سازی در داخل کشور برای جلوگیری از خام فروشی باشند. در چارت ارائه شده برای این محصولات ثانویه یک دسته‌بندی کلی از حوزه‌های مختلف این محصولات به نمایش گذاشته شده است که در هر زیر دسته تعداد زیادی محصول بر پایه گیلسونایت می‌توانند فرمول سازی و تولید شوند. یک جهاد علمی و برنامه‌ریزی دقیق برای دستیابی به تمامی این محصولات در داخل کشور لازم است.
با بررسی‌ها و مطالعات صورت گرفته در طی چند سال گذشته تعداد مشخصی از این محصولات شناسایی شده و بعضا برخی از آن‌ها در دانشگاه رازی نمونه سازی شده است، اما به طور مشخص به دلیل نبود زیر ساخت‌های تولید در مقیاس نیمه صنعتی و عدم حمایت و پشتیبانی منجر به تجاری سازی نشده‌اند. تنها در موارد محدودی پیشرفت تا مرحله صنعتی بوده از قبیل طرح خاکسترزدایی فیزیکی که منجر به تشکیل شرکت کیمیا تار اکسیر در استان شده است.
اهداف طرح:
در حال حاضر هسته فناور (آژوان فناوران پارسیان) متشکل از اساتید دانشکده شیمی دانشگاه رازی فعالیت‌هایی را در زمینه تصفیه شیمیایی قیر معدنی و هدف گذاری تولید محصولات فناورانه در ۵ بخش صنعتی ذیل آغاز کرده است که در این راستا چند نمونه اولیه محصول نیز در مقیاس آزمایشگاهی تولید کرده‌اند:
• تصفیه شیمیایی قیر معدنی
• جوهر چاپ
• چسپ و ماستیک
• عایق‌های الکتریکی و روکش سیم و کابل
• رنگ، پرایمری و عایق‌های رطوبتی
• افزودنی‌های چند منظوره بتن
امکان سنجی فنی اقتصادی پایلوت تصفیه شیمیایی: کاهش خاکستر و تصفیه قیر معدنی با استفاده از حلال‌ها و معرف‌های شیمیایی یک روش دیگر کاهش خاکستر است که راندمان بسیار بالاتری نسبت به روش فیزیکی دارد. با روش شیمیایی می‌توان به خاکستر‌های کمتر از ۵ درصد نیز دست پیدا کرد که قیمت فروش بسیار بالاتری را دارند. در حال حاضر روش شیمیایی در کشور برای خاکستر زدایی وجود ندارد. هسته فناور ایرسا فناور پارسیان بر روی یک روش کاهش خاکستر به روش شیمیایی مطالعاتی انجام داده است که با استفاده از معرف‌های شیمیایی موفق به کاهش خاکستر از ۱۶ درصد به زیر ۵ درصد شده است. از نظر جنبه‌های اقتصادی به نظر می‌رسد این طرح می‌تواند مقرون به صرفه باشد.
با توجه به نبود یک واحد فعال در زمینه تصفیه شیمیایی در کشور می‌توان با اجرای موفق یک طرح خاکسترزدایی شیمیایی یک تحول اساسی در ایجاد ارزش افزوده در حوزه قیر معدنی در کشور ایجاد نمود که به تولید محصولات استاندارد نیز کمک شایانی می‌کند.
در یک نگاه کلان و توسعه‌ای ایجاد یک پالایشگاه قیر معدنی بر اساس تصفیه فیزیکی و شیمیایی با ظرفیت چندین هزار تن در سال یک ضرورت اساسی برای توسعه قیر معدنی در کشور است. مهمتر از صادرات قیر معدنی تصفیه شده، توجه به این نکته که برای تولید محصولات ثانویه از گیلسونایت، خالص سازی و خاکستر زدایی یک ضرورت است؛ بنابراین این پالایش و تصفیه قیر معدنی یک صنعت مادر برای صنایع پایین دستی تولید محصولات ثانویه می‌باشد. یکی از چالش‌های این طرح پایلوت بررسی دقیق امکان سنجی فنی و اقتصادی است که بتواند صرفه اقتصادی آن را توجیه کند و از فاز آزمایشگاهی به فاز نیمه صنعتی انتقال پیدا کند، که این مستلزم انجام مطالعات در فاز پایلوت است.
تولید جوهر چاپ: یکی از ملزومات اساسی در صنعت چاپ استفاده از جوهر‌های چاپ offset است که بازار بسیار پرسود و گسترده‌ای دارد. قیر معدنی به عنوان یک ماده اولیه با ارزش در تولید انواع جوهر‌های چاپ مشکی و رنگی می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد و در کاهش قیمت و افزایش کیفیت این جوهر‌های چاپ تاثر گذار باشد. یکی از اهداف این طرح ساخت و فرموله کردن جوهر‌های چاپ با استفاده از رزین‌های قیر معدنی است که می‌تواند ارزش افزوده بسیار بالایی را برای قیر معدنی به همراه داشته باشد.
تولید انواع چسپ و ماستیک: از دیگر اهداف این طرح تولید انواع چسپ‌ها و ماستیک‌های پلیمری با استفاده از افزودنی قیر معدنی است. این چسپ‌های پلیمری دارای خواص ضد ماورابنفش و ضد آب می‌باشند که در بخش‌های مختلف صنعت ساختمان خودرو خانگی و … مورد استفاده قرار بگیرند. در حال حاضر هسته فناور آژوان فناوران پارسیان موفق به تولید نمونه‌های اولیه چسپ کاشی با نام تجاری Gilsomer شده است. علاوه بر آن چسپ حرارتی پلیمری، چسپ مایع پلیمری نیز برای کاربرد‌های در سطوح مختلف طراحی و تولید کرده است.
عایق‌های الکتریکی و روکش سیم و کابل: از دیگر اهداف این طرح تولید محصولات حوزه عایق‌های الکتریکی است. با توجه به اینکه قیر معدنی دارای خواص دی الکتریک مناسب و همچنین خاصیت ضد ماورابنفش است یک رزین مناسب برای تولید عایق‌های الکتریکی جدید می‌باشد. در این راستا هسته فناور آژوان فناوران پارسیان موفق به تولید نمونه اولیه رزین عایق الکتریکی سخت با نام ElenGi شده است که می‌تواند در صنایع الکترونیک برای مدار‌ها و سیم پیچ‌ها مورد استفاده قرار بگیرد. علاوه بر این دو نوع ماده اولیه روکش‌های سیم برق نیز تولید شده است که می‌تواند به عنوان ماده اولیه صنایع کابل و سیم کشور مورد استفاده قرار بگیرد.
رنگ پرایمری و عایق‌های رطوبتی: از دیگر اهداف این طرح تولید انواع پوشش‌ها رنگ و پرایمری جهت استفاده در بخش صنعت و خانگی به عنوان عایق‌های رطوبتی کارامد است. خواص منحصر به فرد قیر معدنی می‌تواند منجر به تولید محصولات با صرفه و رقابت‌پذیر در حوزه رنگ و پوشش شود. حوزه استفاده این محصولات در صنعت کشتی سازی، خطوط لوله انتقال نفت و گاز، اسکله‌ها و کانتینر‌های فلزی، ساختمان و اسکلت فلزی، شاسی خودرو، عایق‌های بام، دیوار استخر‌ها و کانال‌های انتقال آب و. است. انواع محصولات هدف‌گذاری شده در این بخش که نمونه اولیه آن‌ها توسطه هسته فناور تولید شده است:
• رنگ پرایمری نقره‌ای / عایق بام و پوشش‌دهی سطوح فلزی / قیمت جهانی هر کیلوگرم ۲۵ دلار / قیمت تولید داخلی ۲.۵ دلار
• رنگ پرایمری قیر مشکی
• رنگ‌های آلکیدی
• ضد زنگ پرایمری
• رنگ‌های پایه اپوکسی
افزودنی‌های چند منظوره بتن: از دیگر اهداف این طرح تولید انواع افزودنی‌ها به بتن با استفاده از ماده اولیه قیر معدنی است؛ که خواص مختلفی از قیبل ضد آب، ضد شوره، دیرگیر شدن، افزایش استحکام و ضد خوردگی را می‌تواند به بتن بدهد. در این راستا نیز تحقیقاتی در حال انجام است که می‌تواند منجر به تولید محصولات جدیدی برای صنعت سیمان و بتن کشور شود.
درخشان با ادامه توضیحات بیان کرد: هم‌اکنون بر روی عبور از مرحله آزمایشی تولید پایلوت و نیمه صنعتی متمرکز شده‌ایم و در صورت حمایت مسئولان، به زودی می‌توان شاهد افتتاح واحد نیمه صنعتی فراوری قیر معدنی در دانشگاه رازی بود.
وی یادآور شد: دانشگاه رازی نگاه محصول‌محور به بحث توسعه قیرمعدنی دارد و ما به دنبال تولید دانش فنی هستیم که مستقیما منجر به راه‌اندازی واحد‌های صنعتی در استان شود. در این راستا برای فاز اول ۲۲ محصول را برنامه‌ریزی کرده‌ایم که از این تعداد نمونه‌سازی اولیه برای هفت محصول و فرمولاسیون آن صورت گرفته و امیدواریم در سریع‌ترین زمان ممکن به مرحله پایلوت نیمه صنعتی و سپس به بهره‌برداری صنعتی برسانیم.
درخشان با تأکید بر اینکه عزم دانشگاه رازی برای ایجاد تحول در عرصه قیر طبیعی در استان جدی است، خواستار حمایت جدی مسئولین استان از این طرح شد و افزود: انتظار می‌رود که نمایندگان و مسئولان استان با جذب منابع مالی برای این بخش کمک شایانی داشته باشند چراکه تولید در مقیاس نیمه صنعتی مستلزم خرید تجهیزات و هزینه‌هایی است که اگر مسئولین استان در کنار دانشگاه باشند و یک واحد نیمه صنعتی را در دانشگاه راه اندازی کنیم در کنار ظرفیت پژوهشگران دانشگاه می‌توانیم به یک کارخانه تولید دانش فنی دست پیدا کرده که هر ساله تعدادی از محصولات فرآوری قیرمعدنی را به استان معرفی کنیم.
وی یادآور شد: در ماه‌های اخیر که وزیر علوم بازدیدی از پارک علم و فناوری بیستون دانشگاه رازی داشت، در بازدید از واحد فناور مستقر در مرکز رشد و پارک علم و فناوری دانشگاه، قول مساعد در رابطه با حمایت مالی از طرح را داد که پیگیر این موضوع تا به ثمر رسیدن هستیم.
