آشنایى با جدیدترین تکنولوژى بازیافت (بخش دوم)

آشنایى با جدیدترین تکنولوژى بازیافت 

بازیافت در واحد آگلومراسیون

 تحقیقات شرکت فولادسازى  HKM واقع در دویسبورگ آلمان به کمک دانشگاه فنى آخن و موسسه پژوهشى لینبرگ نشان داد که مى توان با استفاده از سیستم کلوخه سازى نوارى مواد بازیافتى حاوى آهن را بازیافت کرد. هدف از این تحقیق کاهش هزینه انباشت گرد و غبارات آهن و بازیافت آهن بود. بازیافت گرد و غبار آهن باعث افزایش نفوذپذیرى کلوخه هاى تولیدى مى شود و این خود منجر به افزایش گرد آهن در گاز ورودى مى شود. هدف ازآگلومراسیون( به فرایند پیش پخت و کلوخه‌سازی سنگ آهن قبل از شارژ به کوره بلند در کارخانه‌های فولادسازی) جلوگیرى از این مشکلات بود .
در سال 1997 شرکت HKM یک سیستم آزمایشى براى بازیافت گرد و غبار آهن به صورت آگلومره نصب کرد. عملکرد سیستم به اندازه اى خوب بود که همان سیستم آزمایشى براى سال ها به کار خود ادامه داد و حتى در سال 2001 براى نصب همان سیستم در مقیاس صنعتى سفارشى دریافت شد. با استفاده از انواع میکسرها، آزمایش هاى متعددى براى بررسى خواص آگلومره هاى تولیدى صورت گرفت. همچنین سیستم هاى مختلف از لحاظ کارایى در شرایط سخت و مداوم کارى در کارخانه هاى فولاد نیز مورد ارزیابى قرار گرفتند. (ازنظرسایش و یا تشکیل کیک مواد) گزارش هاى کاملى از این آزمایش ها توسط HKM تهیه شد و به طور خاص میکسرهاى آیریش خلاف جریان با میکسرهاى تک محورى حلقوى مقایسه شدند. نتایج آزمایش ها نشان داده که میکسرهاى آیریش در واقع در تمام شرایط عملکرد بهترى از خود نشان داده اند. مهمترین ویژگى ها عبارت بود از:

• کیفیت گرانول ها
• توزیع اندازه ذرات کنترل شده
• جذب رطوبت / مرطوب سازى
• حل شدن کلوخه ها
• خود تمیزکارى دائمى
• سایش

در سال 2002 سیستم جدید تولید توسط HKM راه اندازى شد. مواد زیر به عنوان مواد خام ورودى مورد استفاده قرار مى گیرند :

• گردوغبار گاز خروجى کوره بلند (بسیار ریز، مرطوب)
• گرد و غبار واحد غبارگیر (درشت، خورنده)
• گرد و غبار واحد آگلومراسیون حاصل از واحد خنک کننده، آسیاب ها و غربال ها
• گرد و غبار واحد ریخته گرى (خشک، ریز)
• چسبنده ها (سنگ آهک، سیمان و غیره)
• آب

مواد به صورت اتوماتیک ذخیره، منتقل، بسته بندى وتوزین شده و وارد میکسرها مى شوند. آگلومره هاى بسیار چسبنده پس از خروج از میکسر وارد فیدر شده و از آنجا به صورت پیوسته به روى نوار نقاله که سیستم آگلومراسیون را تغذیه مى کند، تخلیه مى شوند. پس از دوره بهره بردارى طولانى که در آن تمام اجزاء و قطعات سیستم بهینه شدند در حال حاضر نتایج و گزارشات گسترده اى درباره عملکرد این سیستم وجوددارد. آگلومره کردن گرد و غبارات باعث بهبود نفوذپذیرى مخلوط آگلومره شده که این خود منجر به افزایش خروجى مى شود. گردوغبار آهن موجود درگاز ورودى سیستم سینترینگ کاهش مى یابد. ذرات بسیار ریز حاوى مس موجود در گرد و غبارهاى حاصل از سیستم غبارگیر وارد آگلومره مى شوند و این کار باعث کاهش آنها و کاهش تاثیر کاتالیستى آنها روى تشکیل دیوکسین در گاز خروجى کوره مى شود. شرکت BUS در حال بهره بردارى از چندین کارخانه از این دست در آلمان، سوئیس و فرانسه مى باشد. شرکت فولاد تایوان نیز از چنین کارخانه هایى بهره بردارى مى کند. مجتمع فولاد تایوان در حال بهره بردارى از یکى از این کارخانه ها مى باشد و سالانه 50000 تن پسماندهاى حاوى روى حاصل از کل کارخانه هاى فولادسازى تایوان را بازیافت مى کند.

روش پریموس

پس از طى مراحل آزمایشى موفقیت آمیز اولین کارخانه تولیدى به روش پریموس در سال 2003 وارد مرحله بهره بردارى شد. بدین منظور شرکت پریمورک توسط شرکت هاى پاول ورت، پروفیلاربد از زیر مجموعه هاى آرسلور تشکیل شد. کارخانه واقع در سایت SNCI میتال و پروفیلاربد در شهر دیفردانژ، نه تنها از کوره هاى کف منقلى به عنوان قلب سیستم استفاده مى کند بلکه براى تبدیل آهن آماده شده براى احیا به چدن، از کوره الکتریکى نیز بهره مى برد. علاوه بر این کارخانه به یک سیستم تصفیه گاز خروجى که قبلا  جواب خود را پس داده است نیز مجهز شده که حداقل میزان انتشار آلودگى را تضمین مى کند. پروسه پریموس روشى است منطبق با معیارهاى محیط زیستى براى تولید آهن اسفنجى و چدن از پودر سنگ آهن. بنابراین مى توان آن را یک کوره بلند مینیاتورى در نظر گرفت. با هدف بازیافت آهن و روى و دیگر فلزات غیرآهنى، باقیمانده هاى کارخانجات آهن و فولادسازى وارد چرخه بازیافت مى شوند.

این پروسه برپایه تکنولوژى کوره کف منقلى چند طبقه براى احیا مستقیم بنا شده و براى استفاده از زغالسنگ درجه پایین مناسب است.کارخانه واقع در دیفردانژ با این هدف ساخته شده است تا تمامى پسماندهاى حاصل از کارخانه فولاد لوکزامبورگ از جمله غبارات حاصل از کوره قوس الکتریکى و لجن هاى حاوى روغن حاصل از کارخانه نورد را بازیافت کند. البته واضح است که غبارات و لجن هاى حاصل از کارخانه کوره بلند و دیگر پسماندها نیز در این کارخانه قابل بازیافت مى باشند. انواع این پسماندها و مواد چسبنده در درون میکسر ایریش توزین و مخلوط مى شوند. با اندازه گیرى میزان رطوبت مواد ورودى که قبلا به صورت همگن درآمده اند مى توان در صورت لزوم میزان رطوبت را در این میکسرها کاهش و یا افزایش داد. بعدازمیکسرها دیسک هاى گندله سازى قرار دارند که زمان نسبتا زیادى را صرف تولید گندله مى کنند. گندله ها درون دیسک ها تشکیل شده و سپس وارد کوره پخت گندله مى شوند. کوره کف منقلى چند طبقه یک واحد ساده جمع و جور و قابل اعتماد مى باشد که از چندین طبقه که به صورت عمودى روى هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. در هر طبقه بازوهاى مخلوط کن توسط یک ستون محورى چرخنده به چرخش درمى آیند. مواد خام ورودى به همراه زغال کک از بالاى کوره شارژ مى شوند به سمت پایین کوره حرکت مى کنند.

درهر طبقه این بازوها باعث حرکت مواد ازسمت خارج به داخل شده و در یک طبقه پایینتر باعث حرکت مواد از سمت مرکز به سمت دیواره هاى کوره مى شوند. هوا از اطراف وارد کوره شده و از قسمت بالایى کوره خارج مى شود. پسماندها درون کوره خشک و احیا مى شوند و مراحل پروسسى مختلفى را طى مى کنند، در دماى تقریبا 100 درجه سانتیگراد خشک مى شوند در دماى تقریبا 400 درجه سانتیگراد روغن زدایى شده و در دماى 1100 درجه سانتیگراد احیا مى شوند.در زیر این لایه از مواد، فضاى احیاکنندگى غالب است. گاز پروسس نقش اکسیدکنندگى بازى مى کند. این شرایط باعث مى شود که روى دوباره اکسید شده و از طریق گاز خروجى کوره وارد فیلترها و جدا شود. که به آن اکسید پریموس گویند. آهن اسفنجى داغ از پایین کوره خارج شده به صورت پیوسته وارد کوره پریموس مى شود. کوره الکتریکى سه فاز که به طور خاص براى این منظور طراحى شده است به طور پیوسته چدن و سرباره تولید میکند. این سرباره خنثى با سرباره کوره بلند قابل مقایسه است و مى توان از آن به عنوان مثال در راه سازى استفاده نمود.

پروسه اکسى کاپ

در سال 2004 در شهر دویسبورگ آلمان و در کارخانه  TKS یک کارخانه جدید که از تکنولوژى اکسى کاپ استفاده مى کند شروع به کارکرد . کارخانه TKS شامل 3 واحد سینتر (آگلومره)، 4 کور بلند و 2 واحد فولادسازى مى باشد. با استفاده از این روش تمام  پسماندهاى حاصل از این کارخانه قابل بازیافت مى باشد. شرکت کوتنر مسئول طراحى و اجراى این طرح و فراهم کردن قلب سیستم کوره بلند بود. قبل از دریافت این سفارش شرکت کوتنر به همراه شرکت هاى همکار خود از قبل BUS وHKM از یک کارخانه که بر پایه اصلاحات انجام شده بر روى کوره کوپلا طراحى و ساخته شده بود ، براى چندین سال به صورت آزمایشى و البته موفقیت آمیز بهره بردارى کرده بودند. ایده اصلى این روش عبارتست از ساخت آجرهایى از پسماندهاى حاوى آهن و کربن. این آجرها در یک مرحله شده و سپس همزمان تبدیل به چدن DRI  مى شوند. این روش همچنین این امکان را مى دهد که پسماندهاى حاوى روى که نمى توان آنها را به خط تولید معمول برگرداند بازیافت شوند. موادى که در این روش بازیافت مى شوند عبارتند از گرد و غبار واحد آگلومراسیون، لجن هاى فولادسازى و کوره بلند و زغال کک برگشتى.
در مراحل آماده سازى، این پسماندهاى خشک منتقل و دسته بندى مى شوند و درون میکسرهاى قدرتمند مخصوص به کمک مواد چسبنده به یک ماده بتن مانند تبدیل مى شوند. این ماده بتن مانند سپس وارد قالب هاى آجر مانند مى شوند. مانند همان سیستم قالب هایى که براى درست کردن آجرهاى سنگفرش هاى خیابان استفاده مى شود. در آنجا این مواد به آجرهاى 6 ضلعى به ضلع 110 سانتی تبدیل مى شوند. این آجرها حاوى تقریبا 50 درصد آهن مى باشند که پس از 3 روز که استحکام لازم را بدست آوردند می توان آنها را مستقیم ذوب کرد و یا براى استفاده در آینده آنها را ذخیره نمود.
مراحل آماده سازى در توزیع یکنواخت پسماندها و استحکام آجرها، داراى اهمیت حیاتى مى باشد. انواع لجن ها باید تفکیک شده و به صورت همگنى با گرد و غبارهاى ریز مخلوط شوند. پس از آزمایش هاى متعدد، و کوتنر تصمیم گرفتند که از  شرکتهاى TKS میکسرهاى قدرتمند آیریش استفاده نمایند که نه تنها باعث تغییر ترکیب لجن ها مى شود بلکه توزیع مواد چسبنده و رطوبت نیز به طرز یکنواختى در درون آنها صورت مى گیرد. این دو ویژگى پیش شرط درست پر شدن قالب ها تحت فشار و حاصل شدن آجرهایى با استحکام لازم مى باشد. با توجه بالا بودن سطح مخصوص این ذرات پسماند ریز و دماى بالاى آن ها، سرعت واکنش ها درون کوره بسیار سریع است. از آنجا که تمام آجرها داراى اندازه یکسانى مى باشند، نسبت حفره مطلوبى در کوره احیا نسبت به کوره بلند وجود دارد. همزمان که این آجرها درون کوره به سمت پایین حرکت مى کنند تبدیل به DRI شده و وارد ناحیه ذوب مى شوند.
فلز داغ و سرباره به طور پیوسته خارج و جدا مى شوند. روى موجود در پسماندها تبخیر شده (تصعید شده) و به همراه گاز خروجى از کوره خارج مى شود. لجن هاى حاوى مقدار متنابهى روى که از فیلترها حاصل شده اند را مى توان به منظور بازیافت روى درون آنها به فروش رساند. روش اکسى کاپ بسیار تطبیق پذیر است و با توجه به این نکته که سیستم آماده سازى قبل از ورود به قالب ها از لحاظ طراحى بسیار انعطاف پذیر است انواع پسماندها از منشاهاى متفاوتى قابل بازیافت در این سیستم مى باشند. استراتژى کلى این روش آن است که اجزاى اصلى کارخانه فولادسازى مانند BF و BOF از هرگونه مواد بازیافتى مزاحم عارى بمانند تا راندمان تولید در سطح بالایى نگه داشته شود.

خلاصه

بررسى روش هاى بازیافت چندین شرکت فولادسازى اروپایى نشان مى دهد که هدف اصلى آن است که این مواد دور ریخته نشوند و به نحوى به چرخه تولید بازگردانده شوند. گرد و غبارات و لجن هاى حاصل از واحدهاى آگلومراسیون، کوره بلند، ریخته گرى، واحدهاى BOF و کوره قوس الکتریکى با افزودن مواد چسبنده و بعضا مواد کاهنده آماده سازى مى شوند به نحوى که بتوان مواد قابل بازیافت درون آنها را طى عملیات حرارتى استخراج نمود. کار کردن با انواع این پسماندها بسیار مشکل مى باشد و داراى خواص فیزیکى، مکانیکى و شیمیایى ویژه اى مى باشند. آماده سازى کافى این مواد مرحله اى است که معمولا دست کم گرفته مى شود در حالی که در موفقیت آمیز بودن روش بازیافت نقش اساسى دارد. پروسه مخلوط کردن همیشه در هسته اصلى مراحل آماده سازى جاى مى گیرد. میکسرهاى قدرتمند خلاف جریان، توانایى و کارایى خود را در انواع این روش ها به اثبات رسانده اند. مخلوط حاصل شده از این میکسرها داراى کیفیت بسیار خوبى بوده و استحکام و دیگر مشخصات مورد نیاز این محصولات میانى را تضمین مى کند. به لطف اصل عملکرد آنها، میکسرهاى ضدسایش و خود تنظیف آیریش در مواجهه با پسماندها که معمولا در مقایسه با مواد خام ورودى معمولى داراى خواص متغیرى مى باشند، عملکرد عالى از خود نشان مى دهند.