شرکت خشکه و فولاد پایتخت با مدیرت (جواد دلاکان)- فروش انواع فولاد آلیاژی در سراسر ایران

بررسی کمی و کیفی پسماندهای تولید شده در صنایع فولاد

بررسی کمی و کیفی پسماند

با توجه به تنوع موارد استفاده فولاد در دنیا و گسترده شدن دایره مصرف آن. همراه با پیشرفت تکنولوژی، تولید فولاد همگام با پیشرفت تکنولوژی، تغییرات بسیاری داشته است. که در پی این تغییرات، تولیدکنندگان سعی در بالا بردن. بهره وری و استفاده از انرژی. و سوخت های ارزان تر با توجه به محیط جغرافیایی خود کرده اند. در مراحل مختلف فرآیند فولادسازی (کک سازی، آهن سازی، فولادسازی) پسماندهایی تولید می شود.

پسماندهای تولیدی در این صنعت با وجود مواد خطرناک از جمله فلزات سنگین. براساس طبقه بندی های موجود پسماندها، جز پسماندهای خطرناک طبقه بندی می شوند. به همین دلیل شناسایی و آنالیز و مدیریت چنین پسماندی در این نوع صنایع ضرورت دارد. رهاسازی پسماندهای خطرناک فوق الذکر در طبیعت می تواند. در صورت تجاوز از شرایط قابل پذیرش محیط، مسایل و مشکلاتی را برای محیط زیست و نهایتاً سلامتی انسان در پی داشته باشد. لذا مدیریت مناسب این مواد زائد خطرناک به منظور کاهش و کنترل آلودگی محیط زیست از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.

مقدمه

کلمه فولاد به آلیاژهایی بیان می شود که حداقل پنجاه درصد آن را آهن تشکیل می دهد. و شامل یک یا چند عنصر دیگر می باشد. این عناصر معمولاً شامل کربن، منگنز، سیلیسیم، نیکل، کروم، وانادیم، مولیبدن، تیتانیوم، نیوبیم و آلومینیوم هستند. پس از عبور بشر از مراحل ابتدایی تولید فولاد و آغاز عصر آهن. بتدریج روش های صنعتی برای تولید این فلز به کار گیری شد. که به طور خلاصه به شرح ذیل می باشند.

بررسی کمی و کیفی

ساخت اولین کوره بلند در مقایسه صنعتی بر پایه استفاده از کک توسط آبراهم داربی در سال 1735 میلادی

تولید به روش زیمنس – مارتین در سال 1856-1840

روش تولید فولاد به شیوه بسمر (محیط اسیدی) در سال 1856

تولید فولاد به روش توماس (محیط بازی) در سال 1878

ساخت کوره قوس الکتریکی توسط پاول هرولت در سال 1900

ابداع روش کنورتور اکسیژنی و ریخته گری پیوسته از سال 1950 – 1940 و تولید انبوه فولاد

ابداع و صنعتی شدن روش احیا مستقیم در اواخر دهه 60 میلادی

بررسی کمی و کیفی

فرآیند تولید فولاد نیازمند چند مرحله پی در پی است. امروزه دو نوع تکنولوژی برای تولید فولاد استفاده می شود. کوره اکسیژنی (BOF) و کوره قوس الکتریکی (EAF). اگرچه در این دو تکنولوژی از مواد ورودی مختلفی استفاده می شود. ولی خروجی هر دو نوع کوره، فولاد مذاب است. که محصولات فولادی را تشکیل می دهد (شکل 1). مواد ورودی BOF، آهن مذاب، قراضه، و اکسیژن است.

در EAF، برق و قراضه به عنوان مواد ورودی استفاده می شود. روش BOF معمولاً برای تولید تناژ بالای فولاد کربنی مورد استفاده قرار می گیرند. در حالی که EAF برای تولید فولادهای کربنی و آلیاژهای تناژ پایین و فولادهای ویژه استفاده می شود. فرآیندهای قبل از تولید فولاد در BOF بسیار متفاوت از کوره قوس الکتریکی است. اما مراحل پس تولید فولاد مذاب در هر دو روش یکسان است.

بررسی کمی و کیفی پسماندهای تولید شده در صنایع فولاد

بررسی کمی و کیفی

تولید فولاد به صورت کاهش شیمیایی سنگ آهن، یا یک فرایند کاهش مستقیم تعریف می شود. در فرآیند تولید فولاد به صورت متعارف، آهن حاصل از کوره بلند در BOF به فولاد تبدیل می شود. همانطور که اشاره شد، فولاد نیز می تواند در کوره قوس الکتریکی از قراضه های فولاد و در برخی موارد. از کاهش مستقیم آهن ساخته شود. در تکنولوژی جدید، فولاد به طور مستقیم از سنگ آهن تولید می شود.

در فرایند BOF، ساخت کک و ساخت آهن، مراحل قبل از فولاد است در حالیکه، این مراحل در EAF لازم نیست. آهن خام از توده سنگ معدن آهن (کلوخه یا اسفنجی) با استفاده از کک و سنگ آهک در کوره بلند تولید می شود. پس از آن به صورت مذاب همراه قراضه های فلزی، کمک ذوب، آلیاژها. و اکسیژن با خلوص بالا برای تولید فولاد به BOF وارد می شود. در برخی از کارخانه های تولید فولاد، کلوخه سازی (گرمایش، بدون ذوب). برای بهم بستن و سخت شدن سنگ آهن استفاده می شود.

براساس جدیدترین آمار منتشر شده انجمن جهانی فولاد. ایران در سال 2013 پانزده میلیون و چهارصد هزار تن فولاد خام تولید کرده. که این رقم در سال 2012 برابر چهارده میلیون و پانصد هزار تن بوده و بنابراین تولید 6/2 درصد رشد داشته است. که با این تناژ تولید ایران در رتبه 15 تولید کنندگان فولاد قرار دارد. شکل 2 فرایند تولید فولاد در ایران را در سال 2013 نشان می دهد. همان طور که نمایان و مشخص است 86/0% فولاد تولیدی در ایران با استفاده از کوره قوس الکتریک تولید می شود.

در ساخت فولاد با استفاده از BOF، مراحل کک سازی و آهن سازی پیش از فولادسازی قرار دارد. این مراحل برای ساخت فولاد به روش EAF مورد نیاز نیست. کک، که منبع سوخت و کربن است. توسط گرم کردن زغال سنگ در غیاب اکسیژن در دمای بالا در کوره های کک تولید می شود. سپس با گرم کردن کک، سنگ آهن و سنگ آهک در کوره ذوب آهن، آهن خام تولید می شود. در BOF، آهن مذاب از کوره بلند با مواد کمک ذوب و فولاد قراضه ترکیب گردید و اکسیژن با خلوص بالا تزریق می گردد.

این فرایند، به همراه مراحل ساخت کک، ساخت آهن، فولادسازی، و پس از فرمدهی و عملیات پایانی به عنوان تولید کامل یکپارچه تعریف می شود. در EAF، ماده ورودی در درجه اول قراضه فولاد است که با عبور جریان الکتریکی توسط الکترودها، قراضه ها ذوب و تصفیه می شود. فولاد مذاب از هر دو فرایند به صورت شمش و ورقه درآمده که به محصولات نهایی نورد می شود. عملیات نورد ممکن است نیاز به دوباره گرم کردن، لوله کردن، تمیز کردن و پوشش دادن فولاد داشته باشد.

در فرایند اسیدشویی، سطح فولاد را به طور شیمیایی، از زنگ زدگی ها، و سایر مواد تمیز می کند. اسیدهای معدنی مانند اسید هیدرولیک و اسید سولفوریک معمولاً برای اسیدشویی استفاده می شود. فولادهای ضد زنگ با اسیدهای هیدرولیک، نیتریک و هیدروفلوریک غوطه ور می شوند. مایع اسیدشویی پس از مصرف، اگر حاوی اسید باقی مانده قابل توجه و غلظت بالایی از نمک های آهن محلول باشد. جز پسماند خطرناک محسوب می شود.

اسید شویی قبل از پوشش، ممکن است از حمام اسیدی ملایم استفاده شود. که لزوماً خطرناک نیست. بطور کلی فولاد از حمام اسید شویی با چندین مرحله شستشو عبور می کند. پاک کننده قلیایی نیز ممکن است برای حذف روغن های معدنی. و گریس و چربی ها از سطح فولاد قبل از نورد سرد مورد استفاده قرار گیرد. مواد تمیز کننده قلیایی معمول عبارتند از: سود سوزآور، خاکستر سود، سیلیکات های قلیایی، فسفات ها. محصول فولادی اغلب برای جلوگیری از اکسیداسیون پوشش داده می شود.

بررسی کمی و کیفی

تا طول عمر محصول آن افزایش یابد. محصولات پوشش دار نیز می تواند برای مهار خوردگی بیشتر رنگ شود. فرایندهای پوشش معمول عبارتند از: گالوانیزه (پوشش روی)، پوشش قلع، پوشش کروم، آلومینه کردن و پوشش ترنه (سرب و قلع). فرآیندهای پوشش فلزی شامل اندود کردن، پاشش فلز، روکش فلزی (برای تولید محصولات دو فلزی)، و آبکاری می باشد. روند کلی تولید فولاد به طور خلاصه در شکل 3 نمایان و مشخص است.

برآورد پسماندهای تولیدی در طول فرآیند فولادسازی

در ساخت فولاد به ورش BOF و EAF، از مواد کمک ذوب و آلیاژکننده ها استفاده می شود. که ممکن است شامل: فلوریت، دولومیت و عامل آلیاژی مانند آلومینیوم، منگزن باشد.

بررسی کمی و کیفی

پسماند جامد ناشی از فرآیند عمومی تولید فولاد شامل لجن کوره و غبار مورد جمع آوری. با سرعت متوسط تولید 300 کیلوگرم/تن از ساخت فولاد تا 500 کیلوگرم / تن که 30 کیلوگرم آن ممکن است. شامل مواد خطرناک متناسب با غلظت فلزات سنگین باشد. حدود 65% لجن BOF از ساخت فولاد می تواند در صنایع مختلف مانند مواد ساختمانی و در برخی موارد پشم شیشه بازیافت شود.

بررسی کمی و کیفی
بررسی کمی و کیفی

از پسماندهای ناشی از مراحل مختلف در فرآیند فولادسازی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کک سازی: لجن آهک، لجن قیری مخزن جدا کننده، باقیمانده قیر، ترکیبات گوگردی (انتشار یافته از انباشته های کوره های کک) و… فولادسازی: غبارهای کوره های اکسیژن بازی، لجن و پسماندهای حاوی فلزات. غبارهای کوره های قوس الکتریکی و لجن (به طور کلی، 20 پوند غبار به ازای هر تن فولاد انتظار می رود). گرد فلزی متشکل از ذرات آهن، روی، و سایر فلزات مربوط به قراضه و کمک ذوب (آهک و / یا فلوریت) و سرباره ها.

بخش های پایانی و نورد که ممکن است شامل لجن فاضلاب حاصل از نورد. و عملیات شستشو که ممکن است حاوی کادمیوم، کروم و سرب باشد. روغن و گریس ها از نورد سرد و گرم. پساب های حاصل از حمام های شستشو (آب شستشو از فرآیندهای پوشش ممکن است حاوی روی، سرب. کادمیوم، و یا کروم باشد)، تراشه های فلزی حاصل از نورد پایانی ممکن است پسماندهای با مشخصه کروم داشته باشد و همچنین پسماند روی.

پسماندهای تولیدی از فرآیند فولادسازی اکسیژنی عبارتند از: سرباره، مونوکسید کربن، اکسیدهای آهن که به صورت غبار منتشر می شود. همچنین، هنگامی که آهن گرم به پاتیل یا کوره ریخته می شود. دوده های اکسید آهن آزاد می شوند. و مقداری از کربن در آهن به صورت گرافیت (به نام کیش) رسوب می کند. قسمت هایی از سرباره BOF که دارای فلز بالا می باشد. می تواند برای استفاده در کوره های کلوخه سازی یا کوره بلند بازیابی و پردازش شود. کوره های اکسیژنی مجهز به سیستم های کنترل آلودگی هوا، خنک کننده. و تمیز کننده گازهای داغ و بخارات میکرونی منتشره در طول فرایند می باشد.

در این مرحله از آب برای خنک کردن و یا سرد کردن گازها و بخارات. برای بدست آوری به درجه حرارت قابل استفاده در تجهیزات تصفیه گاز استفاده می شود. ضایعات حاصله از عملیات کنترل آلودگی شامل غبار و لجن تصفیه آب می باشد. معمولاً در حدود 1000 گالن آب به ازای هر تن فولاد. در یک دستگاه تصفیه گاز مرطوب به منظور حذف مؤثر آلاینده های هوا استفاده می شود. آلاینده های اولیه گرفته شده از خروج گازها، TSS و فلزاتی مانند روی و سرب می باشد.

عملیات کلوخه سازی میتواند سطوح قابل توجهی از غبار در حدود 20 کیلوگرم در واحد تن (Kg/t) فولاد منتشر کند. همچنین عملیات گندله سازی می تواند در حدود 15 کیلوگرم / تن فولاد غبار منتشر کند. نشر گازها به هوا در مراحل مختلف از جمله توده آهن در یک کوره بلند شامل ذرات ریز (PM). از کمتر از 10 کیلوگرم/تن تا 40 کیلوگرم/تن فولاد؛ اکسیدهای گوگرد (SOx) عمدتاً از کلوخه سازی و عملیات گندله سازی (1/5 کیلوگرم/تن فولاد). اکسیدهای نیتروژن (NOx) به طور عمده از کلوخه سازی و پخت (1/2 کیلوگرم/تن فولاد). هیدروکربن، مونوکسید کربن، در برخی از مواردی دیوکسین (عمدتاً از عملیات کلوخه سازی) و فلورید هیدروژن صورت می گیرد.

نشر گازها از تولید فولاد با استفاده از BOF ممکن است شامل PM (در رنج کمتر از 15 کیلوگرم/تن تا 30 کیلوگرم/تن فولاد) باشد. برای سیستم های بسته، نشر گازها از مرحله گوگردزدایی بین کوره بلند و BOF، انتشار ذرات معلق در حدود 10 کیلوگرم/تن فولاد است.

بررسی کمی و کیفی

در فرآیند عمومی بدون مسیر برگشتی، فاضلاب ها، شامل فاضلاب بخش عملیاتهای خنک کننده، با سرعت تولید متوسط 80 متر مکعب/تن فولاد تولید می باشد. آلاینده های عمده در فاضلاب تصفیه نشده تولید شده از بخش ساخت آهن خام عبارتند از: کربن آلی کل (معمولاً 100 -200 میلی گرم/لیتر). جامدات معلق کل (7000 میلی گرم/لیتر، 137 کیلوگرم/تن)، مواد جامد محلول، سیانید (15 میلی گرم/لیتر). فلوراید (1000 میلی گرم/لیتر)، اکسیژن مورد نیاز واکنش شیمیایی، یا (500 میلی گرم /لیتر) COD و روی (35 میلی گرم/لیتر).

آلاینده های عمده در پساب تولیدی از کارخانه فولاد با استفاده از BOF شامل جامدات معلق کل (بیش از 4000 میلی گرم/لیتر، 1030 کیلوگرم/تن). سرب (8 میلی گرم/لیتر)، کروم (5 میلی گرم/لیتر)، کادمیوم (0/4 میلی گرم/لیتر)، روی (14 میلی گرم/لیتر)، فلوراید (20 میلی گرم/لیتر). و روغن و گریس، مقدار قراضه های کارخانه ممکن است تا 33 کیلوگرم/تن فولاد باشد. خروجی این فرآیندها با دماهای بالا تولید شود.

پسماند جامد فرآیند عمومی شامل لجن کوره و غبار جمع آوری شده. با سرعت متوسط تولید 300 کیلوگرم / تن از ساخت فولاد تا 500 کیلو گرم / تن که 30 کیلوگرم آن ممکن است. شامل مواد خطرناک بسته به غلظت حضور فلزات سنگین باشد. حدود 65% لجن BOF از ساخت فولاد می تواند در صنایع مختلف مانند مواد ساختمانی و در برخی موارد پشم شیشه بازیافت شود.

موازنه مواد در کارخانه فولاد

خروجی های بسیاری در هر یک از مراحل ساخت کک، آهن و فولاد، فرمدهی فلزات به اشکال پایه. و تمیز کردن و پوسته شدن سطوح فلزی تولید می شوند. بسیاری از این خروجی ها به همراه فرآیندهایشان، در جداول زیر دسته بندی و لیست شده اند.

بررسی کمی و کیفی
بررسی کمی و کیفی

نتیجه گیری

از پسماندهای حاصل از مراحل مختلف در فرآیند فولادسازی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کک سازی: لجن آهن، لجن قیری مخزن جدا کننده، باقیمانده قیر، ترکیبات گوگردی (انتشار یافته از انباشته های کوره های کک) و…

بررسی کمی و کیفی

در بخش آهن سازی، سرباره ها، دی اکسید گوگرد یا هیدروژن سولفید و ضایعات مرکز تصفیه لجن از جمله پسماندها هستند.

در بخش فولادسازی، پسماندهای تولیدی ممکن است شامل موارد زیر باشد:

غبارهای کوره های اکسیژن بازی، لجن و پسماندهای حاوی فلزات، غبارهای کوره های قوس الکتریکی و لجن. گرد فلزی متشکل از ذرات آهن، روی، و سایر فلزات مربوط به قراضه و کمک ذوب (آهک و / یا فلورایت) و سرباره ها. بخش های پایانی و نورد که ممکن است شامل لجن فاضلاب حاصل از نورد. و عملیات شستشو که ممکن است حاوی کادمیوم، کروم و سرب باشد. روغن و گریش ها از نورد سرد و گرم، پسابهای حصل از حمام های شستشو. (آب شستشو از فرآیندهای پوشش ممکن است حاوی روی، سرب، کادمیوم، و یا کروم باشد). تراشه های فلزی حاصل از نورد پایانی ممکن است پسماندی با مشخصه کروم داشته باشد. و همچنین پسماند روی باشد.

رهاسازی این پسماندهای خطرناک از پسماندهای فوق الذکر در طبیعت می تواند. در صورت تجاوز از شرایط قابل پذیرش محیط، مسایل و مشکلاتی را برای محیط زیست و نهایتاً سلامتی انسان در پی داشته باشد. لذا مدیریت مناسب این مواد زائد خطرناک به منظور کاهش و کنترل آلودگی محیط زیست از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.

پژوهش و فناوری محیط زیست، دوره اول، شماره یک پاییز و زمستان 95، صفحه 23-29

زهرا ضمیرایی – علی ناهد

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام