طرح توجیهی تولید شمش روی

تولید شمش روی از آن دسته پروژه های معدنی و فلزی است که سودآوری آن پیش از انتخاب تجهیزات، به ماهیت خوراک، عیار واقعی، رفتار ناخالصی ها در لیچینگ و قابلیت استحصال الکتروشیمیایی وابسته است. دو کارخانه با ظرفیت اسمی یکسان، اما با خوراک اکسیدی و سولفیدی متفاوت، به خط تولید، سرمایه ثابت و زیرساخت کاملا متفاوتی نیاز خواهند داشت. به همین دلیل، طرح توجیهی تولید شمش روی باید علاوه بر قیمت فلز و ظرفیت بازار، مسیر تولید و تراز مواد را نیز به صورت عددی توضیح دهد.

این مقاله برای ارزیابی اولیه احداث واحدی در ایران تنظیم شده و در بخش محاسبات از سناریوی مبنای ظرفیت اسمی ۳۰۰۰ تن شمش در سال، خوراک اکسیدی با عیار ۳۰ درصد روی و روش لیچینگ-تصفیه-الکترووینینگ استفاده می کند. تمام هزینه ها با دلار آمریکا و به عنوان مفروضات مطالعاتی اکتبر ۲۰۲۶ ارائه می شوند؛ ارقام مربوط به تامین خوراک، خرید تجهیزات و محل اجرای مشخص، تا زمان انجام آزمون متالورژیکی و دریافت پیشنهاد رسمی فروشندگان قطعی نیستند.

شمش روی چیست و کیفیت محصول چگونه تعریف می شود؟

شمش روی، محصول فلزی کارنشده حاصل از پالایش روی است که معمولا پس از تولید کاتد یا استحصال حرارتی، در قالب های مشخص ریخته گری می شود. کاربرد اصلی آن در گالوانیزه کردن فولاد، تولید آلیاژهای ریخته گری پایه روی مانند زاماک، ساخت برنج، تهیه ترکیبات شیمیایی و بعضی فرایندهای صنعتی دیگر است. مقاومت در برابر خوردگی در کاربرد گالوانیزه، به عملکرد پوشش روی بر فولاد مربوط می شود؛ در نتیجه، کیفیت شمش و کنترل عناصر همراه در محصول نهایی اهمیت اقتصادی مستقیم دارد.

تفاوت گریدهای شمش و اثر آن بر قیمت فروش

گرید Special High Grade یا SHG در معاملات بین المللی عموما با خلوص اسمی حداقل ۹۹٫۹۹۵ درصد روی شناخته می شود. استاندارد ASTM B6-۲۳ نیز گروه های مختلفی از شمش روی، از جمله SHG، High Grade و Prime Western Grade را تعریف می کند. صرف رسیدن عیار روی به عدد بالا کافی نیست: درصد سرب، آهن، کادمیوم، مس و دیگر عناصر باید با حدود مجاز گرید سفارش نیز سازگار باشد. برای پروژه ای که فروش گرید SHG را هدف گرفته است، تعیین کیفیت الکترولیت و امکان دستیابی مکرر به این خلوص، پیش شرط انتخاب فناوری است.

(منبع: بورس فلزات لندن، مشخصات رسمی قرارداد شمش روی با خلوص ۹۹٫۹۹۵ درصد) | (منبع: موسسه ASTM، استاندارد B6-۲۳ مشخصات روی فلزی)

فروش شمش با خلوص کمتر ممکن است از نظر فنی ساده تر باشد، اما قیمت، دامنه خریداران و کد تعرفه کالای آن با SHG یکسان نیست. گرید هدف باید پیش از سفارش کوره، قالب و آزمایشگاه در مشخصات محصول پروژه تثبیت شود. در سناریوی مالی این مقاله، فرض بر فروش محصولی با کیفیت قابل پذیرش صنعتی و قیمت تحقق یافته ۳۶۵۰ دلار به ازای هر تن است؛ این رقم فرض فروش محسوب می شود، نه تضمین دستیابی به گرید SHG یا قیمت قرارداد صادراتی.

بازار شمش روی در ایران و جهان چه وضعیتی دارد؟

بازار فلز روی بیش از آنکه تابع یک کاربرد منفرد باشد، از فعالیت صنایع فولاد گالوانیزه، ساخت و ساز، زیرساخت، حمل و نقل و تولید آلیاژ اثر می پذیرد. در پیش امکان سنجی باید بین تولید معدنی محتوی روی، تولید فلز تصفیه شده و مصرف فلز تصفیه شده تفاوت قائل شد؛ جمع زدن این سه عدد یا مقایسه مستقیم آنها، اندازه واقعی بازار شمش را تحریف می کند.

مقیاس تولید و مصرف جهانی

بر اساس پیش بینی گروه بین المللی مطالعات سرب و روی (ILZSG) در گزارش ۲۳ آوریل ۲۰۲۶، تقاضای جهانی روی تصفیه شده در سال ۲۰۲۶ حدود ۱۴ میلیون تن و تولید جهانی حدود ۱۳٫۹۹ میلیون تن برآورد شده است. این دو عدد پیش بینی هستند و گزارش همچنین کسری بازار تقریبی ۱۹ هزار تنی را انتظار داشته است؛ بنابراین نباید با عملکرد نهایی سال ۲۰۲۶ اشتباه گرفته شوند. همان گزارش برای تولید معدنی جهانی روی در سال ۲۰۲۶ حدود ۱۲٫۵۵ میلیون تن پیش بینی کرده است. تفاوت تولید معدنی و فلز تصفیه شده می تواند ناشی از زمان بندی، تغییرات موجودی و خوراک های ثانویه نیز باشد.

(منبع: گروه بین المللی مطالعات سرب و روی، گزارش پیش بینی بازار جهانی سال ۲۰۲۶)

از دید سرمایه گذاری، بازار جهانی بزرگ الزاما به معنای فروش تضمین شده کارخانه جدید نیست. فروش یک واحد تازه تاسیس به گرید قابل تکرار، قابلیت ارائه برگه آنالیز، شرایط تسویه، هزینه حمل و ریسک های ارزی و تجاری وابسته است. به همین دلیل، در مدل مالی باید قیمت تحقق یافته و میزان فروش واقعی را جدا از نرخ لحظه ای بورس فلزات در نظر گرفت.

تولید داخلی و تفکیک داده قطعی از برآورد

پایگاه کشوری سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) برای سال ۲۰۲۴ تولید فلز روی در ایران را ۲۰۰ هزار تن به صورت برآوردی گزارش می کند؛ برای سال ۲۰۲۲ رقم ۲۰۸ هزار تن در همین مجموعه درج شده است. عدد ۲۰۲۴ آمار قطعی واحدهای بهره بردار به تفکیک شرکت نیست و نمی توان آن را به عنوان ظرفیت نصب شده یا مقدار فروش داخلی معرفی کرد. از سوی دیگر، گزارش آوریل ۲۰۲۶ ILZSG انتظار کاهش تولید روی تصفیه شده ایران را برای همان سال مطرح کرده است؛ بنابراین تعمیم مقدار ۲۰۲۴ به عملکرد ۲۰۲۶ قابل اتکا نیست.

(منبع: سازمان زمین شناسی آمریکا، گزارش صنایع معدنی ایران و جدول تولید سال ۲۰۲۴)

برای محاسبه مصرف ظاهری ایران باید تولید داخلی، واردات و صادرات هم دوره و هم تعریف محصول گردآوری شود: مصرف ظاهری = تولید فلز تصفیه شده + واردات شمش – صادرات شمش. در نبود مجموعه کاملی از آمار قابل تطبیق سال ۲۰۲۵ یا ۲۰۲۶، در این مقاله عدد مشخصی به عنوان مصرف ظاهری روز ایران ساخته نشده است. مبنای اقتصادی یک کارخانه مشخص باید با آمار تولید ثبت شده، تجارت گمرکی و موجودی انبارها به روز شود.

صادرات ثبت شده و اهمیت کد تعرفه صحیح

در داده های تجاری WITS بانک جهانی، ترکیه در سال ۲۰۲۴ واردات ۸۷٬۷۲۰٫۸ تن روی کارنشده غیرآلیاژی از ایران با کد ۷۹۰۱۱۲ را به ارزش ۲۴۵٫۳۵ میلیون دلار گزارش کرده است. مقدار گزارش شده برای چین ۳۳٬۴۱۱٫۶ تن به ارزش ۸۶٫۰۶ میلیون دلار است. مجموع این دو شریک تجاری حدود ۱۲۱٬۱۳۲ تن و ۳۳۱٫۴۱ میلیون دلار است؛ این جمع صرفا پوشش دو گزارش وارداتی و یک زیرردیف مشخص را دارد، نه کل صادرات روی ایران در سال ۲۰۲۴. اقلام اتحادیه اروپا و کشورهای عضو نیز در بعضی گزارش ها تداخل دارند و نباید بدون حذف همپوشانی جمع زده شوند.

(منبع: بانک جهانی، سامانه WITS، آمار واردات شرکای ایران در سال ۲۰۲۴ برای HS ۷۹۰۱۱۲)

نکته مهم آن است که کد ۷۹۰۱۱۲ به روی غیرآلیاژی با خلوص کمتر از ۹۹٫۹۹ درصد اشاره دارد. بنابراین استفاده از ارزش واحد این صادرات برای برآورد قیمت شمش SHG یا استناد به این مقدار برای حجم صادرات گریدهای بسیار خالص، خطای طبقه بندی ایجاد می کند. در برنامه تولید، بازار هدف و کیفیت محصول باید در سطح یک زیرردیف تعرفه منطبق شوند.

قیمت جهانی و انتخاب مبنای فروش

روی در بورس فلزات لندن (LME) قیمت مرجع دلاری به ازای تن دارد. جدول تاریخی Westmetall برای ۸ اکتبر ۲۰۲۶ قیمت نقدی تسویه روی را ۳۷۸۱ دلار به ازای تن نشان می دهد. قیمت جهانی نقطه شروع مذاکره است، نه خالص دریافتی هر تولیدکننده ایرانی؛ تفاوت کیفیت، حق بیمه یا کسر قیمت منطقه ای، هزینه های بازرگانی و تسویه و شرایط تحویل می توانند آن را تغییر دهند. در مثال این مقاله قیمت تحقق یافته ۳۶۵۰ دلار فرض شده که ۱۳۱ دلار کمتر از مقدار مرجع یاد شده است. این تخفیف، یک فرض محاسباتی است نه نرخ مصوب بازار.

(منبع: وست متال، جدول قیمت نقدی روی بورس لندن در ۸ اکتبر ۲۰۲۶)

معرفی کد آیسیک و کد محصول صنعتی شمش روی

در طبقه بندی بین المللی ISIC نسخه ۴، تولید فلزات غیرآهنی از سنگ معدن و نیز از خوراک های بازیافتی در طبقه 2420: Manufacture of basic precious and other non-ferrous metals قرار می گیرد. شرح رسمی این رده صریحا تولید روی و سرب و قلع از سنگ معدن و تصفیه الکترولیتی فلزات غیرآهنی از مواد ثانویه را شامل می شود. این رده، کد فعالیت اقتصادی در سطح بین المللی است و با کد محصول صنعتی، کد مجوز کارخانه یا کد تعرفه گمرکی یکسان نیست.

(منبع: بخش آمار سازمان ملل، شرح طبقه بین المللی فعالیت صنعتی ISIC ۲۴۲۰)

کد محصول صنعتی مورد استفاده در سامانه های ملی ایران ممکن است با جزئیات مربوط به شمش روی اولیه، ثانویه یا آلیاژی تعیین شود. چون در منابع رسمی قابل استناد برای این بررسی، زیرکد ملی قابل تایید متناسب با گرید و مسیر تولید پروژه به دست نیامده است، درج یک شماره هشت یا ده رقمی حدسی صحیح نیست. پیش از ثبت جواز تاسیس باید عنوان دقیق فعالیت و کد محصول را با مرجع صدور مجوز و فهرست به روز محصولات صنعتی تطبیق داد.

کد تعرفه گمرکی و HS Code شمش روی

شمش روی کارنشده تحت ردیف چهار رقمی 7901 قرار می گیرد. بر اساس طبقه بندی رسمی سازمان ملل، زیرردیف های شش رقمی اصلی به شرح زیر هستند:

این کدهای شش رقمی بین المللی هستند. زیرردیف هشت یا ده رقمی ملی، شرح تجاری روز، حقوق ورودی، الزامات صادرات و ضوابط ثبت سفارش ممکن است تغییر کند و باید پیش از اظهار گمرکی از کتاب مقررات صادرات و واردات و سامانه رسمی گمرک استعلام شود. مواد اولیه کنسانتره روی، پودر روی و ضایعات نیز تعرفه های دیگری دارند و جایگزین HS شمش نیستند.

(منبع: بخش آمار سازمان ملل، ردیف تعرفه HS ۷۹۰۱ و زیرردیف های شمش روی)

انتخاب فناوری تولید: خوراک اکسیدی، سولفیدی یا ثانویه؟

تصمیم اصلی در طراحی کارخانه، انتخاب مسیر متالورژیکی متناسب با خوراک است. ماده ای که به طور عام «خاک روی» نامیده می شود ممکن است شامل اسمیتزونیت، همی مورفیت، اسفالریت، اکسید روی غبارگیر یا مخلوطی از اکسیدها و سیلیکات های همراه باشد. یک طراحی واحد برای این مواد، حتی با عیار یکسان Zn، ممکن است بازیابی و مصرف معرف کاملا متفاوتی ایجاد کند.

سناریوی مبنای این مقاله فقط خوراک اکسیدی قابل لیچینگ را پوشش می دهد. بنابراین هزینه تشویه کنسانتره سولفیدی، کارخانه اسید سولفوریک حاصل از گاز تشویه یا سیستم اختصاصی تبخیر و تقطیر حرارتی در آن منظور نشده است. تبدیل این مدل به پروژه سولفیدی مستلزم بازطراحی کامل سرمایه گذاری و تاسیسات است.

چرا ذوب مستقیم جایگزین همه مسیرهای تولید نیست؟

در استحصال پیرومتالورژیکی، اکسید روی در حضور احیاکننده در دمای بالا به بخار فلزی تبدیل و سپس چگالیده می شود. اما در پروژه هیدرومتالورژیکی، هدف ابتدا تولید محلول سولفات روی مناسب الکترووینینگ است. کوره نهایی هیدرومتالورژی صرفا کاتد فلزی را ذوب و قالب گیری می کند؛ این کوره نباید با کوره احیای سنگ معدن یکسان فرض شود. اشتباه در این تفکیک، هزینه تجهیزات، مصرف انرژی و حتی نیازهای زیست محیطی طرح را به شدت تغییر می دهد.

فرآیند تولید شمش روی به روش لیچینگ و الکترووینینگ

برای خوراک اکسیدی منتخب، جریان ماده به صورت دریافت و همگن سازی خوراک ← آماده سازی و لیچینگ ← جداسازی جامد و مایع ← حذف آهن و ناخالصی های محلول ← تصفیه نهایی الکترولیت ← الکترووینینگ ← کندن کاتد ← ذوب و شمش ریزی است. محلول اسیدی برگشتی از مدار الکترووینینگ در تعادل اسید کارخانه نقش مهمی دارد؛ همچنین باطله ها و لجن های تصفیه باید هم زمان با مدار اصلی طراحی شوند. هر مرحله باید با آنالیز خوراک و آزمون پایلوت کالیبره شود.

دریافت خوراک، نمونه برداری و آماده سازی

در ورودی کارخانه، باسکول، فضای تفکیک دپوها و نمونه گیر باید امکان کنترل هر محموله را فراهم کنند. عیار روی تنها شاخص پذیرش نیست؛ کربنات های مصرف کننده اسید، SiO2 واکنش پذیر، آهن، منگنز، سرب و کادمیوم مستقیما بر مصرف معرف و کیفیت محلول تاثیر می گذارند. خوراک اکسیدی معمولا بعد از خردایش و در صورت نیاز آسیاب وارد دوغاب سازی می شود. اندازه دانه به سینتیک لیچینگ و قابلیت ته نشینی وابسته است، نه به یک عدد عمومی برای تمام کانسنگ ها.

پیشنهاد عملی، تهیه منحنی تغییرات عیار و مصرف اسید برای چند محموله واقعی است. مخلوط سازی روزانه باید به گونه ای انجام شود که نوسان خوراک باعث جهش مصرف اسید یا افت بازیابی نشود. برای سناریوی ۳۰۰۰ تنی، ظرفیت آماده سازی جامد در بار کامل حدود ۳۹٫۲ تن خوراک خشک در روز است؛ تجهیزات با در نظر گرفتن رطوبت و توقف عملیاتی حاشیه ظرفیت خواهند داشت.

لیچینگ اسیدی و انتقال روی به محلول

در لیچینگ، بخش قابل استحصال Zn با اسید سولفوریک به سولفات روی محلول تبدیل می شود. برای خوراک کربناته، آزاد شدن CO2 و کف کردن دوغاب، بر حجم موثر راکتور و کنترل تهویه اثر می گذارد. پارامترهای حیاتی شامل غلظت و توزیع اسید، دما، زمان ماند، نسبت جامد به مایع، همزدن و واکنش های جانبی ناخالصی است. در طراحی اولیه می توان مدار چند راکتوری و زمان ماند چند ساعته را بررسی کرد، ولی تثبیت حجم نهایی راکتورها بدون نتایج تست لیچینگ معتبر نیست.

مسئله کلیدی، تفاوت اسید گردشی و اسید تازه خریداری شده است. در الکترووینینگ سولفات روی، بخشی از اسید در واکنش آندی دوباره تولید می شود و الکترولیت برگشتی به لیچینگ باز می گردد. بنابراین مصرف خالص سالانه اسید عمدتا به ترکیب باطله و واکنش با کانی های باطله و تلفات مدار نیز وابسته است؛ نباید مصرف استوکیومتری انحلال روی را مستقیم به فاکتور خرید اسید تبدیل کرد.

ته نشینی، فیلتراسیون و حذف آهن

خروجی لیچینگ حاوی جامدهای حل نشده و محلول غنی از Zn است. ابتدا با تیکنر یا واحد ته نشینی و فیلترپرس، بخش جامد از مایع جدا می شود. قابلیت فیلتر شدن دوغاب با حضور سیلیس ژله ای می تواند شدیدا کاهش یابد و سطح لازم فیلتر را از برآورد صرفا ظرفیت اسمی بالاتر ببرد. شستشوی کیک برای بازیافت محلول محبوس شده در باطله نیز به موازنه آب و غلظت روی کمک می کند.

آهن محلول باید با کنترل pH و وضعیت اکسیداسیون، در صورت نیاز با روش رسوب دهی منتخب حذف شود. تشکیل ژاروسیت، گوتیت یا ترکیبات دیگر به شرایط فرآیند مربوط است و انتخاب آن باید با ظرفیت فیلتراسیون، رفتار پسماند و الزامات زیست محیطی همخوان باشد. نام گذاری یک مسیر ثابت برای هر خوراک از نظر فنی درست نیست. در مدارهای کوچک، سادگی بهره برداری گاهی به اندازه بیشینه بازیابی فلز اهمیت دارد.

تصفیه محلول از مس، کادمیوم، کبالت و نیکل

پیش از الکترووینینگ، محلول سولفات روی باید از ناخالصی هایی که راندمان جریان و خلوص کاتد را کاهش می دهند پاک شود. سیمانته کردن با پودر روی، یکی از روش های صنعتی حذف عناصر نجیب تر مانند مس و کادمیوم است. حذف کبالت و نیکل ممکن است دشوارتر باشد و با دما، افزودنی و شرایط واکنش تغییر کند. مطالعات منتشر شده در مجله Hydrometallurgy نیز حساسیت شدید الکترووینینگ روی به کبالت، نیکل، کادمیوم و مس را گزارش کرده اند.

(منبع: مجله Hydrometallurgy، پژوهش Lu و همکاران درباره تصفیه سولفات روی، ۲۰۲۰)

تصفیه یک مرحله ای با سه مرحله ای معادل نیست و انتخاب تعداد مراحل به آنالیز محلول، مصرف پودر روی، نیاز گرید و پایداری کنترل فرآیند وابسته است. خروجی هر مرحله باید با آزمون شیمیایی پیگیری شود. لجن های غنی از فلزات همراه ممکن است ارزش بازیابی داشته باشند، اما این ارزش نباید بدون نتایج عیارسنجی، مسیر فروش و هزینه مدیریت پسماند به درآمد قطعی پروژه افزوده شود.

الکترووینینگ و تولید کاتد فلزی

محلول تصفیه شده وارد سلول های الکترولیز با کاتد آلومینیومی و آند مناسب صنعتی می شود. روی با جریان مستقیم، روی کاتد رسوب می کند و در سمت آند اکسیژن آزاد می شود. کنترل چگالی جریان، غلظت Zn و اسید، دمای الکترولیت، مواد افزودنی و خلوص محلول بر ظاهر و کیفیت رسوب و مصرف ویژه برق اثر می گذارد. افزایش چگالی جریان بدون ارزیابی راندمان و کیفیت کاتد، راه حل ساده افزایش ظرفیت نیست.

در این پیش امکان سنجی ۳۶۰۰ کیلووات ساعت به ازای هر تن شمش تولیدی به عنوان فرض برق اختصاص یافته به تولید و خدمات عملیاتی استفاده شده است؛ عدد مزبور مقدار قراردادی کارخانه و نتیجه آزمون تجهیز نیست. در بار کامل، انرژی متناظر ۱۰٫۸ گیگاوات ساعت در سال خواهد بود. تقسیم این مقدار بر ۷۲۰۰ ساعت برنامه عملیاتی، توان متوسط حدود ۱٫۵ مگاوات به دست می دهد؛ از این رو، فرض ظرفیت برق ورودی ۵۰۰ کیلووات برای چنین کارخانه ای نیازمند بازنگری جدی است. توان اتصال، ظرفیت رکتیفایر و بارهای لحظه ای باید در طراحی برق تخصصی مستقل محاسبه شوند.

به عنوان کنترل اولیه آمپرساعتی، برای ۳۰۰۰ تن محصول و راندمان جریان فرضی ۹۰ درصد، مجموع جریان موثر سلول ها در کارکرد ۷۲۰۰ ساعت حدود ۳۸۰ هزار آمپر-سلول است. اگر جریان طراحی هر سلول ۱۰ هزار آمپر انتخاب شود، محاسبه اولیه معادل تقریبا ۳۸ سلول است؛ این فقط نمایش روش مقیاس گذاری است و تعداد نهایی به آرایش سری/موازی، سطح واقعی الکترود و ساعات بهره برداری بستگی دارد.

جداسازی کاتد، ذوب و شمش ریزی

کاتدهای پوشیده از روی طبق زمان برداشت طراحی شده از سلول خارج و پس از شستشو و جداسازی رسوب، وارد کوره نگهداری یا ذوب می شوند. در این مرحله هدف، تبدیل روی فلزی به شمش با کیفیت پایدار و کمترین اکسیداسیون است. کنترل دمای مذاب، حذف سرباره سطحی، کیفیت قالب، ردیابی شماره ذوب و جلوگیری از آلودگی ثانویه اهمیت دارد. بسته به نوع قرارداد، شمش های کوچک استاندارد یا بسته های صنعتی آماده توزین و پالت بندی می شوند.

مدیریت باطله و بازچرخانی فرآیند

مدار تولید با خروج شمش پایان نمی یابد. کیک لیچینگ، لجن های حذف آهن و سیمانتاسیون، گرد و غبار و پساب های فرآیندی باید از ابتدا در موازنه جرم دیده شوند. به ویژه وجود کادمیوم، سرب، آرسنیک یا بعضی ترکیبات قابل حل در باطله، می تواند الزامات ویژه حمل و دفع ایجاد کند. در گزارش سرمایه گذاری، فرض بر احداث بخش تصفیه و نگهداری ایمن پسماند است، ولی مجوز دفع، آزمون آبشویی و پذیرش محل دفع باید متناسب با خوراک نهایی به صورت اختصاصی تعیین شود.

مواد اولیه و موازنه جرم کارخانه ۳۰۰۰ تنی

برای پرهیز از ترکیب ظرفیت های متفاوت، از یک سناریوی مشترک استفاده می کنیم: ظرفیت اسمی شمش ۳۰۰۰ تن در سال، ۳۰۰ روز عملیاتی و ۲۴ ساعت فعالیت طراحی در روز، عیار خشک خوراک ۳۰ درصد Zn، بازیابی کلی روی از خوراک تا شمش ۸۵ درصد و نرخ استفاده عملی در سال نمونه ۸۰ درصد است. عیار و بازیابی در این قسمت مفروضات مهندسی هستند و بدون تست نمونه واقعی نباید به کارگاه یا معدن مشخص نسبت داده شوند.

فرمول کنترل خوراک خشک به صورت «شمش تولیدی ÷ (عیار خوراک × بازیابی کلی)» است. بنابراین در بار اسمی ۳۰۰۰ ÷ (۰٫۳۰ × ۰٫۸۵) = ۱۱٬۷۶۵ تن خوراک خشک در سال نیاز می شود؛ این عدد متناظر با حدود ۳۹٫۲ تن در روز است. در بهره برداری ۸۰ درصد، تولید ۲۴۰۰ تن و مصرف خوراک خشک حدود ۹۴۱۲ تن در سال خواهد بود. فرض بازیابی کلی ۸۵ درصد به این معنی است که در بار اسمی حدود ۵۲۹ تن روی محتوی در خوراک به محصول نهایی تبدیل نمی شود و باید میان باطله، محصولات جانبی، موجودی مدار و سایر تلفات موازنه شود.

اسید، مواد تصفیه و بسته بندی

برای نشان دادن اثر هزینه مواد شیمیایی، مصرف خالص خرید اسید سولفوریک ۰٫۹ تن به ازای هر تن محصول فرض شده است؛ این پارامتر با مقدار اسید در گردش یکسان نیست و در واقعیت ممکن است با نوع کانی، کربنات همراه و کنترل پساب بسیار تغییر کند. آهک یا ماده خنثی ساز، پودر روی، کمک فیلتر، افزودنی الکترولیز، الکترودهای مصرفی و بسته بندی از دیگر نهاده ها هستند. بدون نتایج آزمایشگاهی نمی توان برای پودر روی یا آهک یک مصرف قطعی و قابل استناد در تن محصول تعیین کرد؛ هزینه آنها در مدل مالی در ردیف هزینه های متفرقه نقدی لحاظ شده است.

برای خرید خوراک باید مبنای تحویل خشک، حداقل عیار قابل پذیرش، جریمه عناصر مزاحم، نحوه نمونه برداری مشترک و سازوکار تعدیل قیمت همراه با تغییر قیمت فلز مشخص شود. صرف اعلام قیمت یک تن «خاک روی» بدون این شروط، پیش بینی هزینه کارخانه را بی اعتبار می کند.

ماشین آلات خط تولید شمش روی و معیار انتخاب آنها

انتخاب تجهیزات باید از ظرفیت واقعی و زمان ماند مدار آغاز شود. بزرگ ترین راکتور یا قوی ترین کوره لزوما ظرفیت کل خط را تعیین نمی کند؛ در این صنعت فیلترپرس، تصفیه محلول، رکتیفایر یا بخش برداشت کاتد می توانند گلوگاه باشند. برای هر پیشنهاد سازنده لازم است ظرفیت قابل تحویل بر حسب تن خوراک خشک یا کیلوگرم روی خالص در ساعت، برنامه توقف، مواد سازنده در تماس با اسید، نصب و خدمات پس از فروش اعلام شود.

بخش آماده سازی، لیچینگ و جداسازی

این بخش معمولا شامل هاپر و نوار نقاله، سنگ شکن یا آسیاب متناسب با اندازه خوراک، مخازن اختلاط مقاوم در برابر خوردگی، پمپ اسلاری، چند راکتور لیچینگ و تجهیزات ته نشینی و فیلتراسیون است. جنس لاینینگ مخزن و پروانه همزن باید با دما، اسید و سایش جامد سازگار باشد. تجهیزاتی که صرفا بر اساس ظرفیت مکانیکی آب انتخاب شده اند، ممکن است در دوغاب واقعی به سرعت دچار افت عملکرد شوند. در طراحی فیلترپرس علاوه بر سطح فیلتراسیون، زمان سیکل، رطوبت کیک و شستشوی محلول در نظر گرفته می شود.

تصفیه محلول، الکترولیز و ریخته گری

تصفیه محلول به مخازن جداگانه کنترل دما، تزریق معرف، فیلترهای دقیق و ابزار سنجش پیوسته نیاز دارد. مجموعه الکترووینینگ شامل سلول و لاینینگ، باس بار، کاتد و آند، رکتیفایر، گردش و خنک کاری الکترولیت، جرثقیل یا مکانیزم برداشت کاتد است. بخش فلز شامل تجهیزات کندن ورق روی، کوره ذوب، حذف سرباره، قالب، ترازوی بسته و سامانه ردیابی ذوب می شود. طراحی برق اضطراری بیشتر بر حفاظت فرآیند و تجهیزات حیاتی متمرکز است و نباید با فرض امکان تغذیه کل ظرفیت الکترووینینگ از یک ژنراتور کوچک اشتباه شود.

بازه اولیه هزینه ماشین آلات

اعداد جدول زیر بازه های مهندسی غربالگری در اکتبر ۲۰۲۶، به دلار آمریکا هستند؛ استعلام مستند سازنده یا قیمت قطعی تجهیزات ایرانی، چینی یا اروپایی محسوب نمی شوند. تجهیزات سفارشی، فولاد ضد اسید، اتوماسیون و کیفیت رکتیفایر می توانند مبالغ را به مقدار زیادی تغییر دهند.

این بازه ها قابل جمع ساده برای اعلام مبلغ قرارداد نهایی نیستند؛ مرزبندی تامین هر فروشنده و تجهیزات مشترک باید در لیست اقلام و نقشه جریان مشخص شود. سناریوی سرمایه گذاری در ادامه مبلغ ۶٫۱ میلیون دلار را برای مجموعه ماشین آلات اصلی و جانبی فرآیندی به عنوان عدد فرضی مرکزی اختصاص می دهد. هزینه ساخت و ساز، اتصال برق، ایمنی، تصفیه و نصب در این عدد مستتر نیست و جداگانه برآورد می شود.

ظرفیت تولید، زمین، ساختمان و نیروی انسانی

در کارخانه فرضی، خروجی اسمی روزانه ۱۰ تن و تولید ساعتی معادل ۴۱۷ کیلوگرم شمش با ۳۰۰ روز کار و ۲۴ ساعت فعالیت است. در استفاده ۸۰ درصد، متوسط محصول سال نمونه به ۸ تن در روز برنامه ریزی شده یا ۲۴۰۰ تن در سال می رسد. تجهیزات بالادستی باید ظرفیت کافی برای جبران توقف تعمیراتی و نوسان عیار داشته باشند. در بررسی بالانس خط، سفارشات کاتد و ظرفیت ذوب روزانه بر اساس حداقل بازده و گلوگاه های واقعی تعیین می شوند.

برآورد زمین و زیربنای اولیه

برای کارخانه مستقل هیدرومتالورژیکی در این مقیاس، در مرحله غربالگری حدود ۱۲ هزار مترمربع زمین و ۳۶۰۰ مترمربع زیربنا در نظر گرفته شده است. از زیربنا می توان تقریبا ۱۸۰۰ مترمربع را برای سالن های فرآیندی و الکترولیز، ۹۰۰ مترمربع را برای دپوی سرپوشیده، انبار و محصول و ۹۰۰ مترمربع را برای آزمایشگاه، خدمات، کارگاه و بخش اداری فرض کرد. این تفکیک صرفا پایه طراحی است؛ مسیر جرثقیل، باسکول، حریم ذخیره اسید، مخازن، تردد کامیون، فاصله ایمنی و جایگاه باطله می تواند مساحت نهایی را تغییر دهد.

جانمایی باید امکان افزایش ظرفیت، دسترسی ماشین آتش نشانی، آب بندی حوضچه ها و جدایی مناسب محل نگهداری مواد شیمیایی و بسته بندی شمش را فراهم کند. در انتخاب شهرک صنعتی، محدودیت واقعی تخصیص برق، آب و امکان دفع پسماند در اولویت قرار می گیرد. زمینی با بهای ظاهرا کمتر که به توسعه شبکه برق یا انتقال پسماند در فاصله طولانی نیاز داشته باشد لزوما اقتصادی تر نیست.

تعداد و ترکیب کارکنان

برای بهره برداری سه شیفت از ظرفیت فرضی، حدود ۵۲ نفر نیروی مستقیم و پشتیبانی برآورد اولیه است: تقریبا ۲۹ نفر در دریافت خوراک، فرآیند، الکترولیز و ریخته گری؛ ۶ نفر در آزمایشگاه و کنترل کیفیت؛ ۷ نفر در تعمیرات و برق؛ ۴ نفر در انبار و جابه جایی؛ و ۶ نفر در مدیریت، امور اداری، ایمنی و امور پشتیبانی. اعداد بیانگر ساختار احتمالی کارخانه هستند، نه چارت استخدام نهایی. میزان مکانیزاسیون برداشت کاتد، خدمات پیمانکاری و مقدار تعمیرات در محل می تواند تعداد واقعی را تغییر دهد.

کنترل کیفیت، استانداردهای محصول و الزامات محیط زیستی

کیفیت شمش روی از نمونه برداری ورودی آغاز می شود. آزمایش XRF و روش های آزمایشگاهی مرجع برای ارزیابی عیار مواد جامد، روش های ICP یا جذب اتمی برای عناصر محلول و آزمون ترکیب شمش از نمونه معرف ذوب، ابزارهای ضروری کنترل هستند. شماره بچ خوراک باید به نتیجه لیچینگ، کاتد برداشت شده و بچ شمش ارتباط داشته باشد تا در صورت اختلاف کیفی امکان ریشه یابی وجود داشته باشد.

استاندارد محصول و پذیرش مشتری

برای محصول صادراتی یا مصرف در گالوانیزه، مشخصات قراردادی باید گرید، حدود ناخالصی، شکل و وزن شمش، تلرانس، آزمون و گواهی آنالیز را روشن کند. استاندارد ASTM B6-۲۳ یکی از مراجع قابل بررسی برای گروه بندی روی فلزی است. شماره استانداردهای ملی ایران و الزامات اجباری بودن آنها باید در زمان اجرا از سازمان ملی استاندارد تایید شود؛ استناد به شماره ای که در مقالات قدیمی آمده است، به تنهایی اثبات کننده اعتبار آخرین ویرایش آن نیست.

پسماند، پساب و مسئولیت بهره بردار

خطر اصلی فراتر از تماس با اسید است: بعضی پسماندها ممکن است حاوی سرب، کادمیوم، آرسنیک یا ترکیبات قابل انحلال باشند. برای تعیین طبقه پسماند باید آنالیز جامد و آزمون آبشویی انجام و ظرفیت نگهداری موقت، مسیر حمل و محل مجاز دفع مشخص شود. غبارگیری در آماده سازی خوراک، تهویه موضعی، مهار ریزش اسید، کف مقاوم و حوضچه ثانویه مخازن، پایش پساب و تجهیزات حفاظت فردی در طراحی لحاظ می شوند. بازیابی فلزات همراه فقط زمانی درآمد اقتصادی محسوب می شود که فرآیند بازیابی و مشخصات محصول جانبی قابل تایید باشند.

مجوزهای احداث و راه اندازی

مسیر معمول پروژه شامل احراز شرایط استقرار و اخذ جواز تاسیس از مرجع ذی ربط، ارزیابی و اخذ موافقت های زیست محیطی لازم، تخصیص زمین و زیرساخت، تایید الزامات ایمنی و در نهایت دریافت پروانه بهره برداری پس از نصب و راه اندازی است. برای مالک خوراک معدنی، وضعیت پروانه معدن و قرارداد تامین مستقل از مجوز کارخانه بررسی می شود. ممکن است نوع پسماند، ظرفیت و محل اجرا سبب نیاز به مطالعات و موافقت های تکمیلی شود. هیچ ادعایی مبنی بر صدور خودکار مجوز یا معافیت سراسری برای این صنعت قابل اتکا نیست.

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح توجیهی تولید شمش روی

اعداد این بخش، پیش امکان سنجی نمونه اکتبر ۲۰۲۶ به دلار آمریکا برای همان کارخانه ۳۰۰۰ تنی است و نباید به عنوان قیمت استعلام شده بازار یا ارزش روز پروژه معین معرفی شود. هدف آن نشان دادن اندازه سرمایه و رابطه هزینه ها با ظرفیت است. ورود به مطالعات اجرایی به قرارداد خوراک، آزمایش پایلوت، پیشنهاد قیمت تجهیزات، طرح جانمایی و تعرفه واقعی برق و مواد شیمیایی نیاز دارد.

مفروضات مالی و تولیدی واحد

در مبنای محاسبه، تولید اسمی ۳۰۰۰ تن، نرخ استفاده عملی ۸۰ درصد و فروش واقعی سال نمونه ۲۴۰۰ تن است. خوراک خشک ۳۰ درصد روی با بازیابی کلی ۸۵ درصد و قیمت خرید قراردادی فرضی ۵۰۰ دلار به ازای هر تن خوراک خشک خریداری می شود. قیمت اسید سولفوریک تازه ۱۴۰ دلار در هر تن، خرید خالص اسید ۰٫۹ تن به ازای هر تن محصول، مصرف برق ۳۶۰۰ کیلووات ساعت در هر تن محصول و هزینه برق فرضی ۰٫۰۵۵ دلار در هر کیلووات ساعت است. سایر هزینه های عملیاتی نقدی شامل نیروی کار، تعمیرات، افزودنی ها، کنترل کیفیت، محیط زیست، بیمه و جابه جایی داخلی به صورت تجمیعی ۶۵۰ دلار به ازای هر تن شمش فرض شده است.

این قیمت ها به استثنای قیمت مرجع تاریخی بورس، فرض مطالعه هستند. عدد ۵۰۰ دلار برای خوراک به معنای قیمت واقعی همه کنسانتره های ۳۰ درصد نیست؛ قیمت باید با فرمول فلز قابل پرداخت، جریمه عناصر همراه، رطوبت و هزینه حمل اصلاح شود. به همین دلیل، قرارداد خرید با فرمول قیمت گذاری شفاف و کنترل منظم ناخالصی ها برای اعتبار برآورد ضروری است.

سرمایه ثابت و هزینه احداث

در برآورد مرکزی این مطالعه، سرمایه ثابت با احتساب زمین ۱۴٫۷ میلیون دلار فرض شده است. این مبلغ شامل زمین و آماده سازی، ساختمان، ماشین آلات، اتصال های زیرساختی، آزمایشگاه و اتوماسیون، الزامات محیط زیست، مهندسی و هزینه های پیش از بهره برداری است. برای زمین ۱۲ هزار مترمربعی، اعتبار اولیه ۸۰۰ هزار دلار منظور شده که تنها یک فرض بودجه ای محل اجرای نامشخص است و قیمت زمین شهرک صنعتی معین محسوب نمی شود.

در نتیجه سرمایه ثابت بدون فرض خرید زمین ۱۳٫۹ میلیون دلار خواهد بود. این اختلاف لزوما معادل مزیت اجاره زمین نیست، زیرا روش واگذاری، اقساط، مدت بهره برداری و هزینه آماده سازی باید جداگانه کنترل شود. اگر ظرفیت یا خوراک تغییر کند، سهم هزینه برق و تصفیه پسماند ممکن است متناسب با مقدار شمش افزایش نیابد و مدل باید از نو تنظیم شود.

سرمایه در گردش مورد نیاز کارخانه

سرمایه در گردش با درصد قراردادی از ساختمان یا ماشین آلات محاسبه نشده است. در سال استفاده ۸۰ درصد، ارزش خرید خوراک تقریبا ۴٫۷۰۶ میلیون دلار است؛ برای ۴۵ روز موجودی خوراک بر مبنای ۳۰۰ روز عملیات، حدود ۷۰۶ هزار دلار سرمایه لازم است. نگهداری محصول نهایی به اندازه ۲۰ روز هزینه نقدی تولید تقریبا ۴۷۰ هزار دلار را درگیر می کند. در فرض ۳۰ روز دوره وصول مطالبات از درآمد سالانه ۸٫۷۶ میلیون دلاری، حساب های دریافتنی حدود ۷۲۰ هزار دلار خواهد بود. موجودی نقد عملیاتی ۱۵۰ هزار دلار و اعتبار تامین کننده معادل ۲۰ روز خرید خوراک در حدود ۳۱۴ هزار دلار فرض شده است.

جمع این اقلام به حدود ۱٫۷۳ میلیون دلار سرمایه در گردش خالص می رسد. فرمول عددی آن به طور خلاصه چنین است: ۰٫۷۰۶ + ۰٫۴۷۰ + ۰٫۷۲۰ + ۰٫۱۵۰ – ۰٫۳۱۴ = ۱٫۷۳۲ میلیون دلار. تامین خوراک وارداتی، الزام پیش پرداخت، دوره گشایش اعتبار و موجودی ایمنی بالاتر می تواند سرمایه در گردش واقعی را از این مقدار بیشتر کند. برای گزارش بانکی باید اقلام موجودی در جریان تولید و بدهی های تجاری نیز با داده قرارداد نهایی اصلاح شوند.

جمع سرمایه گذاری اولیه

با کنار هم قرار دادن سرمایه ثابت ۱۴٫۷ میلیون دلار و سرمایه در گردش ۱٫۷۳ میلیون دلار، سرمایه گذاری اولیه نمونه حدود ۱۶٫۴۳ میلیون دلار به دست می آید. سرمایه مورد نیاز برای بهره برداری باید علاوه بر این عدد، هزینه تامین مالی دوره ساخت، مالیات ها یا عوارض محتمل و ذخیره نقدینگی شرایط خاص محل را بررسی کند. بنابراین ۱۶٫۴۳ میلیون دلار، عدد غربالگری و نه سقف نهایی تعهد سرمایه گذار است.

فروش سالانه، بهای عملیاتی و مازاد نقدی عملیاتی

در نرخ استفاده ۸۰ درصد، فروش ۲۴۰۰ تن با فرض قیمت تحقق یافته ۳۶۵۰ دلار برای هر تن به ۸٫۷۶ میلیون دلار درآمد سالانه منجر می شود. مصرف خوراک خشک ۹۴۱۲ تن و هزینه آن حدود ۴٫۷۰۶ میلیون دلار است. هزینه خرید خالص اسید با مقدار ۲۱۶۰ تن و قیمت ۱۴۰ دلار، ۳۰۲ هزار دلار می شود. مصرف برق ۸٫۶۴ میلیون کیلووات ساعت با نرخ مفروض به ۴۷۵ هزار دلار می رسد. سایر هزینه های نقدی با نرخ ۶۵۰ دلار بر تن محصول ۱٫۵۶ میلیون دلار است. در مجموع هزینه های عملیاتی نقدی نمونه حدود ۷٫۰۴۳ میلیون دلار برآورد می شود.

تفاوت درآمد فروش و هزینه نقدی عملیاتی، حدود ۱٫۷۱۷ میلیون دلار در سال است. این اختلاف تقریبا معادل مازاد عملیاتی پیش از استهلاک، هزینه مالی، مالیات و تعدیلات حسابداری است و سود خالص یا جریان نقد آزاد سرمایه گذار نیست. با فرض ۱۴٫۷ میلیون دلار سرمایه ثابت و ۱٫۷۳ میلیون دلار سرمایه در گردش، نسبت این مازاد نقدی به سرمایه گذاری اولیه حدود ۱۰٫۴ درصد در سال نمونه می شود؛ این نسبت با IRR و نرخ بازده مورد قبول بانک برابر نیست.

عدد دوره بازگشت یا IRR قابل دفاع بدون مشخص شدن عمر دارایی ها، برنامه ساخت، دوره راه اندازی، هزینه سرمایه، استهلاک، مالیات، بازپرداخت وام، ارزش اسقاط و جریان وجوه نقد سالانه قابل محاسبه نیست. بنابراین به جای انتشار درصد بازده و دوره بازگشت قطعی، مبنای هزینه و مازاد عملیاتی قابل بازسازی ارائه شده است.

شاخص های کلیدی سناریوی مبنا

ریسک های اجرایی و معیارهای تصمیم به سرمایه گذاری

اولین ریسک، تامین پایدار خوراک است. پروژه ای که برای عیار ۳۰ درصد و بازیابی ۸۵ درصد طراحی شده، با تغییر کانی شناسی، افزایش سیلیس یا بالا رفتن مصرف اسید ممکن است به ظرفیت و کیفیت برنامه ریزی شده نرسد. قرارداد طولانی مدت بدون پروتکل نمونه برداری و جریمه ناخالصی نمی تواند ریسک را حذف کند. به همین دلیل، قبل از تصمیم قطعی باید نمونه مرکب معرف فصل های مختلف معدن بررسی و تست لیچینگ و تصفیه پایلوت انجام شود.

ریسک دوم، کیفیت مداوم الکترولیت است. ورود مقادیر محدود کبالت یا نیکل می تواند راندمان جریان و کیفیت کاتد را متاثر کند و اثر آن به سادگی از روی عیار کلی Zn پیش بینی نمی شود. ریسک سوم، مدیریت محیط زیست و مسئولیت باطله است؛ نداشتن محل مجاز دفع یا فناوری پایدارسازی، حتی در کارخانه ای با حاشیه عملیاتی مناسب، می تواند مانع صدور مجوز یا ادامه فعالیت شود. ریسک دیگر، محدودیت واقعی برق و توقف های تولیدی است که زمان بهره برداری و سرمایه در گردش را تحت تاثیر قرار می دهد.

پیش از سفارش تجهیزات، سرمایه گذار باید حداقل چهار سند قابل کنترل داشته باشد:

• قرارداد مشروط تامین خوراک با سازوکار عیار و ناخالصی
• نتایج تست متالورژیکی و بازیابی
• نقشه جریان فرآیند همراه موازنه مواد
• نامه های امکان تامین زیرساخت و دفع پسماند.

پس از دریافت آنها، مطالعات تفصیلی و مدل مالی اختصاصی می توانند درباره مقیاس اقتصادی، تامین مالی و زمان شروع تولید تصمیم قطعی تری ارائه کنند.

جمع بندی طرح احداث کارخانه شمش روی

احداث کارخانه تولید شمش روی در ایران از نظر فناوری امکان پذیر است، اما امکان پذیری فنی با جذابیت سرمایه گذاری یکسان نیست. انتخاب خوراک اکسیدی در مدل ۳۰۰۰ تنی حاضر باعث شده هزینه واحد تشویه سولفید وارد برآورد نشود؛ در مقابل، بازیابی واقعی خوراک، مصرف خالص اسید، کنترل ناخالصی ها و هزینه الکترووینینگ به متغیرهای تعیین کننده طرح تبدیل شده اند. گزارش های رسمی نیز نشان می دهند که برای تحلیل بازار باید سال مرجع، تعریف روی معدنی یا فلز تصفیه شده و زیرردیف صادراتی از یکدیگر جدا شوند.

در سناریوی غربالگری این مقاله، سرمایه گذاری اولیه حدود ۱۶٫۴۳ میلیون دلار و مازاد نقدی عملیاتی سال نمونه حدود ۱٫۷۲ میلیون دلار برآورد شده است. این نسبت به تنهایی تصمیم به اجرای پروژه را تایید نمی کند و جایگزین محاسبه جریان نقد، اخذ مجوز، طراحی مهندسی یا استعلام رسمی ماشین آلات نیست. مسیر صحیح، تکمیل آنالیز و پایلوت خوراک، به روزرسانی قیمت و قراردادها و سپس تهیه طرح توجیهی اختصاصی قابل ارائه به سرمایه گذار یا بانک است.