محققان دانشگاه رازی با تشکیل کارگروه ویژه و هسته‌های فناوری، به تولید دانش فنی فرآوری چند محصول قیرمعدنی دست یافتند.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه رازی، 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.

دکتر علی‌اشرف درخشان عضو هیئت علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی و عضو کارگروه ویژه قیر معدنی دانشگاه در این خصوص اظهار داشت: دکتر احمدی رئیس دانشگاه رازی سال گذشته دیداری با مسئولان و نمایندگان استان داشت و نمایندگان استان خواستار فعالیت بیشتر دانشگاه رازی در حوز قیرمعدنی و تولید دانش فنی در این زمینه شدند تا استان از بن بست 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 می‌گردد. این درحالیست که در کشور به جز چند محصول محدود از جمله ایزوبام و قیر میکسی، فراوری خاصی صورت برای قیر معدنی صورت نمی‌گیرد.

دکتر درخشان بیان کرد: در دنیا بیش از ۱۶۰ محصول با استفاده از این ماده معدنی معرفی شده اند که می‌تواند ارزش افزوده بسیار بالایی همراه با اشتغال زایی مناسب به همراه داشته باشد. می‌توان گفت در صورت سرمایه گذاری در بخش تصفیه قیر معدنی و اقتصاد دانش بنیان فراوری قیر معدنی می‌توان یک تحول بزرگ اقتصادی در منطقه غرب کشور ایجاد نمود که به پویایی بیشتر معادن قیر معدنی و ایجاد اشتغال دانش بنیان از طریق ایجاد واحد‌های تولیدی کوچک تا بزرگ در صنایع پایین دستی قیر معدنی منجر گردد. جلوگیری از خام فروشی و ایجاد ارزش افزوده بالا می‌تواند زمینه‌های صادرات محصولات دانش بنیان 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 چنیدن محصول دیگر نیز برنامه ریزی 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 نمود تا بتوان ثمره این تحقیقات کاربردی را وارد بخش صنعت و تجارت استان کرمانشاه نمود.

دکتر درخشان یکی از چالش‌های اصلی در زمینه تولید دانش بنیان 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 می‌باشد. 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 هدف گذاری 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 نموده است. هسته فناور تشکیل شده در دانشکده شیمی دانشگاه رازی با نام «آژوان فناوران پارسیان» متشکل از اساتید و دانشجویان گروه شیمی (دکتر علی اشرف درخشان عضو هیات علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی، دکتر سیروس زین‌الدینی و دکتر سارا ایوانی اعضای هیات علمی دانشکده شیمی دانشگاه رازی، هومن رضایی دانشجوی دکتری دانشکده شیمی دانشگاه رازی) می‌باشند که در دو سال گذشته فعالیت‌های خود را با تمرکز بر موضوع قیر معدنی آغاز نمودند و هم اکنون موفق به تولید نمونه‌های اولیه محصولات فناورانه این حوزه شده‌اند.

حوزه‌های تولید ارزش افزوده از قیر معدنی

دکتر علی‌اشرف درخشان عضو هیات علمی پژوهشی مرکز تحقیقات محیط زیست دانشگاه رازی اقدامات صورت گرفته در خصوص فرآوری محصولات قیرطبیعی 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 می‌گردد که به غیر از برخی معادن خاص که درصد خاکستر پایینی دارند مابقی با درصد خاکستری ۸ -۲۰ درصد با قیمت‌های مختلف صادر می‌گردند. این درحالیست که اگر خاکسترزدایی مناسب و تصفیه اولیه‌ای بر روی گیلسونایت صورت بگیرد و درصد خاکستر کاهش یابد قیمت صادراتی آن افزایش چشمگیری می‌یابد. 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 می‌گردد. این تصفیه فیزیکی باعث بهبود عملکرد قیر معدنی در استفاده در محصولاتی از قبیل رنگ و جوهر می‌گردد. 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 می‌باشد. به نظر می‌رسد ظرفیت تصفیه این واحد نیازمند به توسعه و ارتقا می‌باشد 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 می‌باشد که راندمان بسیار بالاتری نسبت روش فیزیکی دارد. با روش شیمیایی می‌توان به خاکستر‌های کمتر از ۵ درصد نیز دست یافت 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 نمود که به تولید محصولات استاندارد نیز کمک شایانی می‌نماید.

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 می‌باشد. 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 می‌باشد؛ 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 می‌باشد. 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 نمود. 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 می‌تواند استخراج گردند. 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 شده اند و نیازمند بومی سازی در داخل کشور برای جلوگیری از خام فروشی باشند. در چارت ارائه شده برای این محصولات ثانویه یک دسته بندی کلی از حوزه‌های مختلف این محصولات به نمایش گذاشته شده است که در هر زیر دسته تعداد زیادی محصول بر پایه گیلسونایت می‌تواند فرمول سازی و تولید گردند. یک جهاد علمی و برنامه ریزی دقیق برای دستیابی به تمامی این محصولات در داخل کشور لازم می‌باشد.

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 نشده اند. تنها در موارد محدودی پیشرفت تا مرحله صنعتی بوده از قبیل طرح خاکستر زدایی 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 نموده است که در این راستا چند نمونه اولیه محصول نیز در مقیاس آزمایشگاهی تولید نموده اند:

• 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 می‌باشد که راندمان بسیار بالاتری نسبت به روش فیزیکی دارد. با روش شیمیایی می‌توان به خاکستر‌های کمتر از ۵ درصد نیز دست یافت 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 می‌نماید.

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 می‌باشد. 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 می‌باشد؛ 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 می‌باشد که بتواند صرفه اقتصادی آن را توجیه نماید و از فاز آزمایشگاهی به فاز نیمه صنعتی انتقال یابد، که این مستلزم انجام مطالعات در فاز پایلوت می‌باشد.

تولید جوهر چاپ: یکی از ملزومات اساسی در صنعت چاپ استفاده از جوهر‌های چاپ offset می‌باشد 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 نمودن جوهر‌های چاپ با استفاده از رزین‌های قیر معدنی می‌باشد 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 می‌باشد. 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 نموده است.

عایق‌های الکتریکی و روکش سیم و کابل: از دیگر اهداف این طرح تولید محصولات حوزه عایق‌های الکتریکی می‌باشد. با توجه به اینکه قیر معدنی دارای خواص دی الکتریک مناسب و همچنین خاصیت ضد ماورابنفش می‌باشد 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 می‌باشد. خواص منحصر به فرد قیر معدنی می‌تواند منجر به تولید محصولات با صرفه و رقابت پذیر در حوزه رنگ و پوشش گردد. حوزه استفاده این محصولات در صنعت کشتی سازی، خطوط لوله انتقال نفت و گاز، اسکله‌ها و کانتینر‌های فلزی، ساختمان و اسکلت فلزی، شاسی خوردو، عایق‌های بام دیوار استخر‌ها و کانال‌های انتقال آب و. می‌باشد. انواع محصولات هدف گذاری شده در این بخش که نمونه اولیه آن‌ها توسطه هسته فناور تولید شده است:

• رنگ پرایمری نقره‌ای / عایق بام و پوشش دهی سطوح فلزی / قیمت جهانی هر کیلوگرم 25 دلار / قیمت تولید داخلی 2.5 دلار

• رنگ پرایمری قیر مشکی

• رنگ‌های آلکیدی

• ضد زنگ پرایمری

• رنگ‌های پایه اپوکسی

افزودنی‌های چند منظوره بتن: از دیگر اهداف این طرح تولید انواع افزودنی‌های به بتن با استفاده از ماده اولیه قیر معدنی می‌باشد؛ که خواص مختلفی از قیبل ضد آب، ضد شوره، دیر گیر شدن، افزایش استحکام و ضد خوردگی را می‌تواند به بتن بدهد. در این راستا نیز تحقیقاتی در حال انجام می‌باشد که می‌تواند منجر به تولید محصولات جدیدی برای صنعت سیمان و بتن کشور گردد.

دکتر درخشان با ادامه توضیحات بیان کرد: هم اکنون بر بروی عبور از مرحله آزمایشی تولید پایلوت و نیمه صنعتی متمرکز شده‌ایم و در صورت حمایت مسئولان ، به زودی می توان 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 برنامه ریزی 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.

دکتر 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 یابیم که هر ساله تعدادی از محصولات فرآوری قیرمعدنی را به استان معرفی کنیم.

وی یادآور شد: در ماه‌های اخیر که وزیر محترم علوم بازدیدی از پارک علم و فناوری بیستون دانشگاه رازی داشتند، 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 داده اند که پیگیر این موضوع تا به ثمر رسیدن می باشیم.

گزارش رسانه ملی (صدا و سیمای مرکز کرمانشاه) از پروژه فرآوری قیرطبیعی با همت محققان دانشگاه رازی