ضرورت استفاده از تکنولوژی بریکت سازی در بازیابی مواد جانبی صنعت آهن و فولاد

مقدمه

ضرورت استفاده از محصولات جانبی صنایع مختلف به عنوان منابعی با پتانسیل و ارزش اقتصادی بالا، از موضوعاتی است که امروزه با توجه به افزایش معضلات زیست محیطی، محدودیت های روزافزون منابع و مواد اولیه، افزایش قیمت محصولات نهایی و جدی تر شدن فضای رقابتی در سطح دنیا، غیرقابل انکار می باشد. صنعت آهن و فولاد نیز از این پدیده مستثنی نیست به طوری که در طی دهه های اخیر تحقیقات علمی و صنعتی بسیاری در خصوص استفاده بهینه از مواد جانبی تولید شده در این صنعت صورت پذیرفته است.

امروزه دو روش عمده جهت تولید فولاد وجود دارد. روش اول کوره بلند/کنورتور و روش دوم احیای مستقیم/کوره الکتریکی می باشد. هر یک از این دو فرآیند مواد جانبی مختص به خود را تولید می کنند. به عنوان مثال، غبار و سرباره کوره بلند، و غبار و سرباره کنورتور از جمله مواد جانبی تولید شده در مجتمع های فولادسازی با تکنولوژی کوره بلند/کنورتور محسوب می شوند. از مواد جانبی واحدهای احیای مستقیم نیز می توان به غبار و سرباره کوره EAF  وغبار کوره احیای مستقیم اشاره نمود. علاوه بر واحدهای تولید آهن و فولاد،‌ در واحدهای ریخته گری و نورد مجتمع های فولاد نیز مواد جانبی زیادی نظیر پوسته های اکسیدی تولید می شود.

در عصر حاضر، سالانه بیش از 600 میلیون تن محصولات جانبی (باطله های دور ریز و مواد قابل بازیافت) در صنعت آهن و فولاد دنیا تولید می شود. این محصولات طی دهه های گذشته توسط مجتمع های تولید آهن و فولاد انباشته می شد. اما رفته رفته مسائل زیست محیطی و همچنین هزینه های انباشت بالا باعث شده است که مدیران و مهندسین مجتمع های فولادسازی به استفاده مجدد و بازیابی از آنها با دو هدف رعایت موازین زیست محیطی و نیز استفاده از عناصر ارزشمند موجود در آنها بیندیشند.

مجتمع های تولید فولاد بسته به روش تولید خود، می توانند روش های بازیابی مختلفی را به کار گیرند. در واحدهای تولید آهن به روش کوره بلند، روش هایی نظیر شارژ بریکت و زینتر تولید شده از مواد جانبی به کوره بلند و همچنین، شارژ گندله مواد جانبی به کنورتور فولادسازی مورد استفاده قرار می گیرد. در واحدهای احیای مستقیم، روش هایی نظیر شارژ بریکت یا گندله مواد جانبی به کوره قوس الکتریکی استفاده می شود. علاوه بر این، تا به امروز روش های دیگری نیز ابداع شده اند که به صورت مستقیم این مواد را بازیابی می کنند که می توان به روش FASTMET اشاره نمود.

با توجه به کیفیت و نوع محصولات جانبی، روش های گوناگونی جهت بازیابی این مواد، چه به عنوان ماده اولیه برای استخراج آهن و چه به عنوان مواد کمکی در سایر کاربردها نظیر تولید کود شیمیائی، صنعت سیمان و بتن، ارائه شده است.

 

روش­های بازیافت مواد جانبی

تاکنون روش های متعددی جهت بازیافت محصولات جانبی فرآیندهای فولادسازی ابداع شده که تعداد قابل‌ توجهی از آنها به بهره برداری صنعتی نیز رسیده اند. این روش ها در یک تقسیم بندی کلی در دو گروه 1- بازیافت فلزات محتوی و 2- استفاده به عنوان ماده اولیه صنایع دیگر، قرار می گیرند.

بازیافت محتوای فلزی موجود در محصولات جانبی فولادسازی، متداول ترین نوع استفاده مجدد از این مواد محسوب می شود. از دلایل اصلی این امر ارزش اقتصادی بالا و درصد قابل توجه فلزات موجود در ترکیب این مواد و همچنین، لزوم رعایت قوانین زیست محیطی پیرامون کاهش میزان آلودگی های ناشی از انتشار این مواد می باشد. از جمله فلزات مورد نظر جهت بازیافت می توان به آهن، سرب، روی، نیکل و کروم اشاره نمود.

از طرف دیگر، محصولات جانبی فرآیندهای فولادسازی در تولید برخی از محصولات صنعتی نظیر سیمان، کود کشاورزی و آجر نیز کاربرد دارند. به عنوان مثال، در ایالات متحده از غبارات EAF درتولید نوع خاصی از آجرهای ساختمانی که استحکام و دوام رنگ فوق العاده ای دارند، استفاده می شود. همچنین، از پوسته های اکسیدی نورد، به صورت محدود در تولید کلینکر سیمان و کود کشاورزی استفاده می شود.

از بین روش‌های مربوط به بازیافت فلزات، روش‌های بازیافت آهن موجود در محصولات جانبی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. بطور کلی سه روش عمده جهت بازیافت آهن محتوی محصولات جانبی صنعت فولادسازی وجود دارد که تفاوت عمده آنها در روش آماده سازی مواد می باشد:

  • بریکت سازی محصولات جانبی و شارژ آنها به کوره های تولید آهن و فولاد
  • گندله سازی محصولات جانبی و شارژ آنها به کوره های تولید آهن و فولاد
  • تزریق مستقیم محصولات جانبی به کوره های تولید آهن و فولاد

از بین روش های کلی فوق، روش نخست راندمان بازیافت بالاتری را نشان داده است. فرآیند RECUMET که در کشور اسپانیا هم اکنون بصورت صنعتی در حال اجراست، یکی از معتبرترین روش های بازیافت محصولات جانبی فولادسازی در EAF محسوب می شود. در این روش، غبار EAF پس از تبدیل به بریکت، مجددا در EAF شارژ می گردد (تا 2% مواد شارژ ورودی). نتایج تست های مختلف با این روش حاکی از افزایش راندمان کوره (در محدوده 1 تا 2%) بوده است. این روش چه از لحاظ فنی و چه از لحاظ اقتصادی قابلیت اجرا در تمامی کارخانجات فولادسازی مجهز به سیستم بریکت سازی را داراست.

محصولات جانبی فولادسازی به هر شکلی که باشند، می‌توانند در مرحله احیاء (مانند کوره‌های RHF) و یا در مرحله ذوب و فولادسازی نهایی مورد استفاده قرار گیرند. در صورت اضافه شدن به کوره های احیاء، محصول اولیه به شکل توده‌ای از آهن احیاء شده در خواهد آمد که آن را همراه با DRI در فرآیند فولادسازی قوس الکتریکی، کوره‌های پاتیلی و یا کوره‌های تولید چدن می‌توان شارژ نمود.

در برخی موارد، از محصولات جانبی فرآیندهای فولادسازی به عنوان بخشی از مواد اولیه ورودی به فرآیند سینترسازی استفاده می شود. در این روش، محصولات جانبی اغلب به شکل گندله وارد فرآیند شده و محصول آن به عنوان شارژ کوره بلند مورد استفاده قرار می گیرند.

عمده روش های بازیافت محصولات جانبی فولادسازی که در مقیاس صنعتی به بهره برداری رسیده اند، از تکنیک بریکت سازی به منظور آماده سازی اولیه مواد استفاده نموده اند. از جمله آنها می‌توان به فرآیندهای RECUMET در اسپانیا و FASTMET/FASTMELT ابداع شده توسط شرکت های Kobe Steel و Midrex اشاره نمود.

 

شما اینجا هستید: Home مستندات مقالات ضرورت استفاده از تکنولوژی بریکت سازی در بازیابی مواد جانبی صنعت آهن و فولاد