Elektrik ark fırınında üretilen her ton çelik, torba filtre tarafından yakalanan 15-25 kg toz (ince partikül madde) üretir. Yıllık 500.000 ton kapasiteli bir eritme tesisi için bu, yılda 7.500 ila 12.500 ton toz anlamına gelir. Bu toz, çoğu ülkede tehlikeli atık olarak sınıflandırılır çünkü esas olarak çinko, kurşun ve kadmiyum gibi ağır metaller içerir ve depolama alanlarına atıldığında yeraltı sularına karışabilir.
MONTE INTELLIGENCE, on yılı aşkın süredir EAF toz yönetimi sistemleriyle ilgilenmektedir. Toz sorunu hem çevresel bir yükümlülük hem de ekonomik bir fırsattır, çünkü EAF tozu tipik olarak %15-30 çinko içerir; bu konsantrasyonlar, şu anda işletilen birçok çinko cevheri yatağından daha yüksektir.
Elektrik ark fırını tozunun bileşimi, hurda karışımını yansıtır. Galvanizli hurda eriten tesislerden çıkan toz %25-35 çinko içerebilir. Ağırlıklı olarak ağır hurda ve evsel hurda eriten tesislerden çıkan toz ise sadece %8-15 çinko içerebilir. Çinko içeriği, geri dönüşümün ekonomik uygulanabilirliğini belirler: yaklaşık %15'in üzerinde çinko içeren tozların geri dönüşümü genellikle olumlu bir getiri sağlar. %10'un altında çinko içeren tozların geri dönüşüm maliyeti, geri kazanılan çinkonun değerini aşabilir ve stabilizasyonun ardından depolama alanına atılması ekonomik olarak mantıklı bir seçim haline gelir - ancak düzenleyici eğilimler bu seçeneğe karşı çıkmaktadır.
Elektrik ark fırını tozundaki kurşun içeriği, hem geri dönüşüm sürecini hem de geri kazanılan çinko ürününün pazarlanabilirliğini etkilediği için dikkat çekmektedir. Tipik kurşun içeriği %1-5 arasında değişmektedir. Kurşun ve çinko kimyasal olarak birbirine yeterince benzediği için ekonomik olarak ayrılmaları zordur. Baskın geri dönüşüm teknolojisi olan Waelz fırını prosesi, tipik olarak %0,5-2 kurşun içeren bir çinko oksit ürünü üretir. Bu, malzemenin daha da rafine edilebildiği çinko eritme endüstrisi için kabul edilebilir bir miktardır. Bununla birlikte, bazı pazarlardaki daha sıkı kurşun spesifikasyonları, maliyeti artıran ek saflaştırma adımları gerektirebilir.
Waelz fırın prosesi, elektrik ark fırını (EAF) tozu geri dönüşümünün temel taşıdır ve dünya genelinde geri dönüştürülen tozun yaklaşık %80'ini işler. Fırın, genellikle 40-60 metre uzunluğunda ve 3-4 metre çapında, yataydan 2-3 derece eğimli, dönen silindirik bir fırındır. EAF tozu, genellikle kok kömürü veya kömür olan karbonlu bir indirgeyici madde ile karıştırılır ve fırına beslenir. Karışım, dönme ve yerçekimi etkisiyle fırından geçerken sıcaklıklar 1100-1300°C'ye ulaşır.
Bu sıcaklıklarda, toz halindeki çinko oksit, karbon tarafından metalik çinko buharına indirgenir: ZnO + C → Zn(g) + CO. Çinko buharı, fırından çıkan gazla birlikte dışarı atılır ve yükün üzerine verilen hava ile tekrar çinko okside oksitlenir: 2 Zn(g) + O2 → 2 ZnO. Çinko oksit, fırının çıkışındaki bir torba filtrede toplanır. Waelz oksit olarak adlandırılan ürün, tipik olarak %55-65 çinko içerir ve ikincil besleme malzemesi olarak çinko eritme tesislerine satılır.
Waelz fırınından çıkan uçucu olmayan kalıntı (cüruf), demir oksit, kireç, silika ve artık ağır metaller içerir. Bu cüruf tarihsel olarak çöplüğe atılıyordu, ancak giderek artan bir şekilde yol yapımında agrega olarak veya çimento üretiminde hammadde olarak kullanılıyor. Cürufun bu faydalı kullanımlar için uygun hale gelmesi için sızıntı testlerinden (örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde TCLP testi veya Avrupa'da EN 12457) geçmesi gerekir.
Waelz fırınına alternatif teknolojiler arasında döner ocaklı fırın (RHF), çok ocaklı fırın (MHF) ve plazma tabanlı işlemler yer almaktadır. RHF, eğimli bir silindir yerine düz, dönen bir ocak kullanır; bu da daha kısa bekleme süreleri ve daha hassas sıcaklık kontrolü sağlar. MHF, malzemeyi seviyeler arasında hareket ettirmek için raylı kollara sahip istiflenmiş ocaklar kullanır. Plazma işlemleri, çinko buharlaşması için gereken yüksek sıcaklıklara ulaşmak için elektrik arkı veya plazma meşalesi kullanır ve enerji kaynağı olarak fosil yakıt yerine elektrik kullanma avantajına sahiptir.
Her teknolojinin dezavantajları vardır. Waelz fırını, yüksek verimlilik (yılda 50.000 tonun üzerinde) için en düşük sermaye maliyetli seçenektir, ancak kok tüketimi nedeniyle daha yüksek işletme maliyetlerine sahiptir. RHF daha iyi enerji verimliliğine ve daha düşük emisyonlara sahiptir, ancak daha homojen besleme malzemesi gerektirir. Plazma prosesleri en düşük çevresel ayak izine sahiptir, ancak en yüksek elektrik maliyetine sahiptir; bu da düşük karbonlu elektrik mevcutsa ve karbon fiyatlandırması yürürlükteyse bir avantaj olabilir.
Ticari Waelz fırınlarında çinko geri kazanım oranları genellikle %90-95 arasında değişmektedir. %90'ın altındaki geri kazanım oranları genellikle bir proses sorununa işaret eder; fırında yetersiz indirgeyici koşullar, çok kısa bekleme süresi veya toz ve indirgeyici maddenin yetersiz karışımı gibi. Optimize edilmiş fırın işletimiyle %95'in üzerinde geri kazanım oranları elde edilebilir, ancak son birkaç yüzdelik puanın marjinal maliyeti, geri kazanılan ek çinkonun değeriyle haklı çıkarılamayabilir.
Fırından çıkan demir açısından zengin cüruf, genellikle hak ettiğinden daha az ilgi gören bir malzeme akışıdır. Yılda 100.000 ton EAF tozu işleyen bir Waelz fırını yaklaşık 60.000 ton cüruf üretir. Bu cüruf %30-40 oranında demir içerir ve bu demir geri kazanılıp çelik üretim sürecine geri döndürülebilir. Waelz cürufundan demir geri kazanımı için manyetik ayırma ve ergitme indirgeme dahil olmak üzere çeşitli teknolojiler geliştirilmektedir, ancak henüz hiçbiri yaygın ticari kullanım kazanmamıştır.
MONTE INTELLIGENCE, pnömatik taşıma, peletleme ve depolama dahil olmak üzere EAF (Elektrikli Ark Fırını) işlemleri için toz işleme ve şartlandırma sistemleri tedarik etmektedir. Ayrıca, toz geri dönüşüm stratejisi konusunda danışmanlık hizmeti de sunuyoruz; bu strateji, yerinde geri dönüşüme yatırım yapmayı, merkezi bir Waelz fırınına sevkiyat yapmayı veya üçüncü taraf bir işlemciyle sözleşme yapmayı içerebilir.
EAF toz yönetimi seçeneklerinizin değerlendirilmesi için helenxu@cnlymonte.com adresinden iletişime geçin.
