بازیافت پسماندها و محصولات جانبی در صنایع متالورژی

بازیافت پسماندها و محصولات جانبی در صنایع متالورژی

بازیافت گرد و غبار

 فرآيندهای متالورژيكی سبب توليد مقادير زيادی از گرد و غبارات شده كه از دو ديدگاه سلامتی انسان و حفاظت از محيط زيست حائز اهميت هستند؛ لذا دفع و يا امكان استفاده ی مجدد از آن ها يك مسأله ی جدی برای صنايع متالورژيكی محسوب می شود. به عنوان مثال، صنايع توليد آهن به روش سنتی، اين مواد را به صورت توده يا تف جوشی شده جمع آوری می كنند. غبار حاصل از كوره بلند به سهولت به قسمت تف جوشی بازيابی می شود. با اين وجود قرارگيری واحدهای تف جوشی گندله ها در محل های دورتر، بازيافت گرد و غبار كوره بلند توليد آهن به كارخانه گندله سازی را غيراقتصادی نموده و اين موضوع سبب شده كه در صورت كم بودن حجم غبارات توليدی، عمليات مدفون نمودن آن ها ترجيح داده شود و تأسيس كارخانه آگلومراسيون بدين منظور صرفه اقتصادی نداشته باشد. استفاده روزافزون از قراضه گالوانيزه در كارخانه های فولادسازی، سبب توليد غبارات حاوی مقادير زيادی از روی می شود. اين غبارات در نهايت در خاك مدفون می شوند. كوره های الكتريكی كه 100 درصد قراضه ذوب می كنند، بخار روی بيشتری توليد كرده و تا حدود 30 درصد غبارات آن ها را روی تشكيل می دهد. چنين غباراتی معمولاً در كوره كلين تحت فرآوری قرار می گيرند. غبارات حاصل از واحدهای ذوب صنايع فلزات غيرآهنی مس، نيكل، سرب و روی حاوی مقادير قابل توجهی از فلزات با ارزش بوده و به طور عمده بازيابی می شوند. در همين راستا پيشرفت های نوينی در عمليات بازيافت و كاهش حجم گرد و غبار ناشی از منابع مختلف حاصل شده است.

غبار كوره قوس الكتريكی شامل فرآيندهای پيرومتالورژی (كلين ولز ، ساير كلين های گردان، فرآيند انوايروپلاس ، فرآيند ذوب امپريال، فرآيند كنتوپ ، فرآيند اينمتكو ، فرآيند كلوخه سازی و بارگيری در كوره بلند، احيای مستقيم غبارات برای توليد فولاد، فرآيند پريموس ، كوره قوس جريان مستقيم، فرآيند برزيلوس- دويس برگ، فرآيند پلاسمای تترونيك آی ام اس، افزايش عيار غبارات با تزريق در آهن و فولاد، فرآيند كلريناسيون غبارات، ساير فرآيندهای پيرومتالورژی)، فرآيندهای هيدرومتالورژی (فرآيند ای زينكس ، فرآيند اصلاح شده زينككس ، فرآيند كاشمان ، فرآيند انحلال قليايی، فرآيند انحلال با اسيد سولفوريك، فرآيند يو بی سی- چاپارل ، فرآيند انحلال با اسيد استيك هچ ، فرآيند انحلال با اسيد ورساتيك ، فرآيند انحلال كلريدی ، فرآيند انحلال كلريدی- سولفاتی، فرآيند انحلال با كمك مايكروويو، فرآيند انحلال با كلريد آمونيم، فرآيند انحلال با آمونياك- كربنات آمونيم، فرآيند اينتكت، EAF  در محيط های مختلف) و مقايسه انحلال پذيری غبارات فرآيند تركيبی پيرو و هيدرومتالورژی می باشند.

 بازيافت نرمه خاكستر

 نرمه خاكستر در فرآيندهای سوزاندن زباله های صنعتی يا شهری توليد می شود. با عمل سوزاندن علاوه بر كاهش حجم 90 درصدی زباله ها، واكنش پذيری شيميايی تركيبات آلی خطرناك نيز كاهش می يابد و انرژی به صورت بخار توليد می شود. با اين وجود طی سوزاندن دو مشكل مهم زيست محيطی يعنی توليد محصولات جامد و گازی به وجود می آيد. مسأله توليد گازهای سمی مانند دی اكسيد گوگرد، اكسيدهای نيتروژن و غبارات قابل كنترل است. اما بخش جامد كه همان نرمه خاكستر است نيازمند فرآوری بيشتر است. طی عمل سوزاندن دو نوع اصلی نرمه خاكستر ايجاد می شود؛ يكی نرمه خاكستر زيرين است كه در كف كوره باقی مانده و ديگری نرمه خاكستر اوليه است كه توسط رسوب دهنده الكتروستاتيكی يا فيلترهای كيسه ای جمع آوری می شود. تركيب شيميايی نرمه خاكستر متغير است و به طور جداگانه به روش آناليز شيميايی و كانی شناسی تعييين می شود. در بسياری از كشورها، اين خاكسترها مدفون می شوند. اما حضور فلزات سمی سبب شده تا اين ماده برای محيط زيست مضر باشد و لذا به سبب كاهش مكان های مناسب برای دفن آن ها، يافتن روش های فرآوری آن ها امری ضروری به نظر می رسد. از طرف ديگر نرمه خاكستر حامل بسياری از فلزات سنگين به ويژه روی، سرب و مس است. بنابراين امكان بازيابی و استفاده از آن ها به عنوان منابع ثانويه وجود دارد. عمليات های صورت گرفته سبب بازيابی فلزات و ساير محصولات مفيد شده كه لازم است از نظر زيست محيطی قابل قبول باشد. 

بازيافت تفاله

 از ديگر محصولات جنبی در فرآيندهای متالورژيكی، تفاله است كه يكی از محصولات صنايع فلزی محسوب می شود. تفاله تشكيل شده است از اكسيدها و ساير تركيبات غير قابل حل كه از فلز مذاب جدا می شوند. عمليات تصفيه مانند سرد كردن به منظور جدايش اجزای غير قابل حل و دمش هوا يا بخار بر روی سرب يا قلع نيز سبب توليد تفاله می شود. البته گاهی بر اثر افزودن برخی عناصر يا مواد شيميايی، حلاليت كاهش يافته و تركيبات غيرقابل حل توليد می شود. اساس ايجاد تفاله در تصفيه مذاب آن است كه حلاليت عنصری كه بايستی حذف شود با كاهش دما كاهش يابد. گاهی حدود 70 درصد تفاله ها را فلزات با ارزش تشكيل می دهند. در صورت مدفون كردن يا دورريز كردن تفاله، خطرات زيست محيطی زيادی بروز خواهد كرد. مرطوب شدن آن و واكنش با آب منجر به توليد هيدروژن، آمونياك، متان و اتيلن و در نهايت سبب انحلال مس می شود. روش ها و عمليات مختلفی به منظور بازيابی فلزات موجود در تفاله ارائه شده است.

به طور كلی سه نوع تفاله در صنايع آلومينيوم توليد می شود كه عبارتند از: تفاله سفيد، تفاله سياه، و كيك نمكی. فرآيند فرآوری تفاله سفيد شكل های مختلفی دارد كه همه ی آن ها در اصول مشابه بوده و تنها در طراحی عمليات متفاوتند از جمله: فرآيند قوس پلاسما، و فرآيند كوره قوس گردان. چندين روش نيز برای فرآوری تفاله سياه مورد استفاده قرار می گيرد كه سبب بازيابی محصولات جنبی می شود. اين روش ها شامل روش های جدايش فيزيكی، هيدرومتالورژی، پيرومتالورژی و حوضچه های خورشيدی هستند.