Demir Ve Çelik Üretimi Üzerine Uygulamalar ve Teknolojiler

Transkript

1

2 Demir Ve Çelik Üretimi Üzerine Uygulamalar ve Teknolojiler

3 Günümüzde çelik üretiminde dünya çapında dört yol kullanılmaktadır: Yüksek Fırın/oksijenli Fırın (BF/BOF) Elektrikli Ark Fırın (EAF) Geleneksel Yöntemler Eritme Azaltma Prosesi(SR) Doğrudan Azaltma Prosesi(DR) Alternatif Yöntemler

4 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Yüksek Fırın/oksijenli Fırın (BF/BOF) Çelik üretimi yöntemleri arasında, klasik yüksek fırın/oksijenli fırın kullanımı en karmaşık yöntem olup, entegre çelik fabrikaları olarak bilinen ve kilometrelerce arazilere kurulu olan büyük sanayi kompleklerinde kullanılmaktadır. Entegre bir çelik fabrikasında, yüksek fırın, sıcak metal olarak da adlandırılan sıvı demire dönüşmesini sağlayan oksit cevherlerinin birincil azaltmasının gerçekleştiği ana operasyonel ünite olarak görülmektedir. Entegre çelik fabrikaları çeşitli üretim üniteleri arasında (, kok fırın tesisleri, YF ve temel oksijen çelik üretim tesisleri, döküm tesisleri) bağımsız malzeme ve enerji akışı ile şekillenmektedir: 1. sinter tesisleri, peletleme tesisleri; 2. kok fırın tesisleri; 3. BF; 4. temel oksijen çelik üretim tesisleri.

5 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Tümleşik çelik yapıda kullanılan ham maddeler: 1)İçerinde daha çok manyetit, hematit, limonit ve çeşitli farklı taşlar barındıran demir cevherleri Bu cevherlerin demir içeriği en fazla %70 ten en az %20 ye kadar değişir. 2)Kireçtaşı doğal olarak oluşur ve kalsiyum karbonat kaynağıdır. 3)Kömür fosilleşmiş karbondur..

6 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Malzeme hazırlama: kok üretim süreci Demir cevherinin topaklaştırılması: Demir cevheri peletleri, maden eritme fırınlarından ham madde olarak kullanılan kürelerdir. Genelde kireçtaşı, dolomit ve olivin eklenir ve bentonit de bağlayıcı olarak kullanılır. Peletleme işlemi ham maddelerinin karışması, peletin oluşturulması ve termal muamele ile yumuşak ham maddedinin pişirilerek katı kürelere dönüşmesinden oluşur. Peletleme işlemi kurutarak veya drenaj yoluyla öğütme, ıslatma ve karıştırma, yumaklama ve katılaşmayı takip eden eleme ve taşıma işlemlerini barındırır. Dizilimleri maden eritme fırının içinde paketlenmiş küreler gibi bulunan demir cevher peletleri, havanın peletler arasından geçmesine izin vererek izabe sırasınca havanın materyalin katmanlarının arasından geçerken oluşturduğu direnci azaltır.

7 Geleneksel Yöntemlere Genel Bir Bakış Malzeme hazırlama: kok üretim süreci Sinterleme işleminin amacı, ince taneli ham maddenin iri taneli demir cevher topağına dönüşmesi, maden eritme fırınında yüklemeye hazır hale gelmesidir. İnce tanelerin gözenekli bir klinkerla sinterlemesi yükün geçiriminin geliştirilmesi için gereklidir, bu sayede tenzilat kolaylaşır. Yüksek kalitedeki sinterin yüksek indirgenebilirliği sahiptir. Bu, maden eritme fırınındaki operasyonun şiddetini azaltır ve kok kömürü ihtiyacını azaltır. Sinterleme işleminde farklı cevher karışımlar, demir içeren materyaller ve ince yapılı kok parçaları büyük hareketli ızgaralarda tortulaşır. Karışımın üstünde yer alan kok; kok fırını gazı, maden eritme fırını gazı veya doğal gazın yakıt olarak kullanıldığı gaz yakıcılar tarafından yakılır. Izgara hareket ettikçe,hava üstten karışımın içine doğru hava emilir. Böylece sıcaklık o C iken bütün bir katmandaki yanma işlemi etkinleşmiş olur ve sinterleme tamamlanır. Sonucunda materyal hava tarafından soğutulur.

8 Geleneksel Yöntemlere Genel Bir Bakış Malzeme hazırlama: kok üretim süreci Yüksek fırınndaki ana azaltım maddeleri kok ve demir oksiti azaltan karbon monoksit ve hidrojen üreten pulverize kömürdür. Kok ve kömür kısmen olarak yakıt olarak da kullanılabilir. Kok, kok fırını içerisinde damıtma yapılarak kömürden elde edilmektedir. Kömürden daha iyi fiziksel ve kimyasal özellikleri bulunmaktadır. Kok fırınlarına yüklenen kömürün ağırlığının yaklaşık %25 ila %30 u uçucu madde ve nem bakımından zengin gazlar şeklinde dışarı atılmatadır. Ham gazı kuruttuktan ve katran, hafif petrol ve sülfür fraksiyonlarını ( kendi değerlerine sahip) ayrıştırdıktan sonra, COG elde edilmektedir. Söz konusu gazın MJ/Nm3 arasında bir ısınma değeri bulunmakta olup, genellikle kok fırını ısıtmak, diğer tip fırınları ısıtmak ve hem içerden hem de dışarıdan enerji üretimek için kullanılmaktadır. COG geri kazanımının birçok tesisde gerçekleştirilmesine karşın, halen kayda değer bir potansiyel sunmaktadır.

9 Geleneksel Yöntemlere Genel Bir Bakış Malzeme hazırlama: kok üretim süreci Kok fırını tesislerinde, kok yapımı prosesi, şu şekilde alt başlıklara ayrılabilir; kömür işleme ve hazırlık batarya işlemleri (ısıtma/ ateşleme, koklaştırma, kok itme, kok söndürme), kok işleme (tahliye, depolama, nakil) ve hazırlık, geri kazanımlı kok fırın gazı arıtma (COG), konvansiyonel kok tesisi olması durumunda yan ürünlerin arıtılması, pişirme ısınının kazanımı, ısı kazanımlı koklaştırma tesisi olma durumunda baca gazının arıtılması. Kok fırını işlemi koklaştırma işleminden biridir. Karıştırma ve ezme yapan kok kömürü kok fırınına yüklenir ve fırında kuru damıtma, sıcak kok ve ham COG üretir.

10 Geleneksel Yöntemlere Genel Bir Bakış Demir üretimi: Yüksek fırın: Yüksek fırınana üst taraftan bir ağırlık ile yükleme yapılır. Çeşitli kok tabakalarından ve sinter ve/veya pelet, yığın ve akışkanların karışımından meydana gelmektedir. Basit bir eritme fırını, fırının kendisinden, döküm holünden, sıcak ocaklardan ve YF gazının iki aşamalı arıtılmasıdan meydana geldiği bir yapısı bulunmaktadır. Fırının içerisinde, demir giderek azalmakta ve sıvı demir ve cüruf fırının alt kısmından alınmaktadır. Yüksek fırındanndan çıkan cüruf, parçacıklı hale gelir, peletlenir veya cüruf çukurna boşaltılır. Cüruf parçacıkları veya peletler genellikle çimento fabrikalarına satılmaktadır. Çukurlardan çıkartılan cüruf yol yapımında da kullanılmaktadır.

11 Overview of the traditional routes Çelik üretimi: Oksijenli Fırını (BOF) Yüksek fırındanndan gelen sıvı demir (sıcak metal) karbon içeriği (yaklaşık %4) %1 in altına düşen, dolayısıyla da çelik oluşumunu sağlayan bir oksijen fırınına taşınmaktadır. Oksijen, su soğutmalı oksijen püskürtücü oksitleyici karbon ve erimiş demirdeki diğer istenmeyen elementler vasıtasıyla fırın teknesine üflenir. Fluxes, yüksek kaliteli çelik üreten diğer istenmeyen unsurları kaldırmak için eklenir. Gerekli kalitede çelik üretmek için genelde sıcak metalin Upstream ladle desulphurization ile çeliğin downstream ladle metalürjisi tatbik edilir. Oksijen fırınından çıkarıldıktan sonra sıvı çelik ya külçeler şeklinde dökülür ya da sürekli döküm yapılır. Bazı durumlarda çeliğin kalitesini daha fazla iyileştirmek için vakumla gaz giderimi yapılır.

12 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Çelik üretimi: Oksijenli Fırını (BOF) İngotlar, levhalar, çelik çubuk veya ham demir gibi çeşitli dökme ürünler hadde makinelerinde sonrasında işlenerek ürün bitirme hattı üzerinden pazara sunulmak üzere hazır hale gitirilir. Oksidasyon prosesinin amacı şu şekildedir: Karbon içeriğini belirli bir seviyeye düşürmek; Arzu edilen yabancı elementlerin içeriklerini ayarlamak; Mümkün olan en fazla ölçüde istenmeyen kirlilikleri ortadan kaldırmak BOF prosesi ile çelik üretimi şu adımları içeren fakat sürekliliği olmayan bir prosestir: YF den nakledip tahliye etmek, sıcak metalin önişlemi (kükürtsüzleştirme, cüruf atma); transfer, tartma ve yeniden yükleme, BOF da oksidasyon (karbonlama, katışkının oksidasyonu), ikincil metalürjik arıtma, döküm (devamlı ve/veya ingot)

13 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Elektrikli Ark Fırın (EAF) Elektrikli ark fırınları bakımından (EAF) ana hammadde demir hurdasıdır. Çelik fabrikalarından çıkan hurdalar, çelik ürün üreticilerinden çıkan atıklar, (örn: araba üreticileri) ve temel hurda veya tüketici tarafından atılmış hurdalar( ömrü dolmuş ürünler), hammadde demir hurdalarını oluşturabilir. Hurda, metal olmayan içerikleri minimize eden özel uluslar arası şartnamalere göre satın alınır.

14 Geleneksel Yöntemlere Genel Bakış Elektrikli Ark Fırını (EAF) Elektrikli ark fırını üç grafit elektrotun yükseltilip alçaltılabileceği hareketli çatılı dairesel banyoya sahiptir. İşlemin başlangıcında, elektrotlar içe kapanır ve çatı belirgin bir şekilde sallanır. Bundan sonra çelik parça asma bir gezici vinçten alçaltılmış büyük çelik sepetten fırının içerisine yüklenir. Yükleme tamamlandığında, çatı eski pozisyonuna gri gelir ve elektrotlar fırının içinde alçalır. Güçlü bir elektrik akımı yükün üzerinden geçer, kavis oluşur ve üretilen ısı parçayı eritir. Oksijen ve eritkenler metal eriyiğine üflenirken kireç ve fluşpat eklenir. Dağıtıcı olarak oksijenin kullanılmasındaki amaç: birleşik oksijen ve granül karbon enjeksiyonu köpüksü dışık oluşumuna izin vererek fırının duvarlarındaki korumaya arttırarak kavisteki radyasyondan korur ve kavisten çelik banyosuna olan enerji tranferini geliştirir. Oksijen eriyiğin karbonsuzlaşması ve istnemeyen diğer elementlerin yokedilmesi için kullanılır; yanma sonrasında CO ile reaksiyona girmesi için

15 Overview of the traditional routes The purpose of using oxygen is manifold: Electric Arc Furnaces (EAF) -the combined injection of oxygen and granular carbon allows for the generation of a foamy slag that improves the shielding of the furnace walls from the radiation of the arc and allows for an improved energy transfer from the arc into the steel bath; Oxygen is used for decarburisation of the melt and removal of other undesired elements; for post-combustion in order to react with CO.

16 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Doğrudan Azaltma Prosesi Doğrudan azaltma prosesi 1970 lerden bu yana ticarileştirilmiş olup, birçok proses çeşidi geliştirilmiştir. Azaltım tesisinde demir için gandan ayrıştırma olmadığından, yüksek tenörlü cevherler veya konsantrasyonlar (Fe 68%, 27% gang içeriği) katı durumda metalik demir azaltımı için kullanılmak zorundadır. Proses sıcaklıkları 1000C den daha düşüktür. DRI > 2% metalleşme oranına sahip olup, karbon içeriği < 2%. Doğrudan azaltılan demir normalde EAF ler için hammadde olarak kullanılmaktadır. DRI ın bir dezavantajı yangın riski oluşturabilmesidir. Bu yüzden de, depolanacağı veya taşınacağı zaman DRI briketler oluşturmak için eritilebilir, sıcak demir briket gibi (HBI). Ana doğrudan azaltma işlemi ucuz kaynaklı doğal gaz gerektirdiğinden, genellikle tesisler petrolün ve gazın zengin olduğu ekvatorda konumlanır. DRI prosesleri kullanılan reaktör çeşitine göre alt sınıflara ayrılabilir, sırasıyla: şaft fırınları; döner fırınlar; döner tabanlı fırınlar; akışkan yatak reaktörler Bu durumdaki birçok katı halli işlem doğal gazı yakıt ve indirgeyici madde olarak kullanır. Hammadde olarak, demir cevher peletleri ve parça cevheri dikeç fırınlarda; cevher tozları ve konsantreler ise döner tabanlı fırın veya akışkan yataklı fırında kullanılır.

17 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Doğrudan azaltma işlemi Hammadde olarak, demir cevher peletleri ve parça cevheri dikeç fırınlarda; cevher tozları ve konsantreler ise döner tabanlı fırın veya akışkan yataklı fırında kullanılır. Çelik yapımı süresince, DRI parçalardan saflık ve değişmezlik konusunda üstündür fakat bu faydalar yğksek bir fiyatla gelmektedir.dri dan faydalanılması aşağıdaki durumlarda faydalı olur: İyi kalite bir hurda yetersiz kaldığında,çelikten üretilen ürünlerin kalitesinin düşmesine ve ürüne demir eklenerek ham maddenin kalitesinin arttırılmasına neden olur. Hurda gibi demir kaynaklarının getirilmesinin zor olduğu küçük 105 değirmenlerin bulunduğu bölgelerde, yahut yüksek fırınınnın olduğu entegre bir çelik fabrikasının inşa edilmesinin talep büyüklüğü bakımından gerekli olmadığı yerlerde, ve indirgenmiş demirin hammadde olarak kullanıldığı yerlerde; Sıcak metal çıktı kapasitesinin arttırılması gerektiği maden eritme fırınlarında Çevresel konular bakımından, yüksek fırınlayla karşılaştırıldığında, doğrudan azaltma ünitesinin esas faydası, doğal gazı veya kömürü yakıt olarak kullanmasıdır. Bundan dolayı, kok fırın tesislerine artık ihtiyaç kalmamıştır. Bu durum emisyonları ciddi manada azaltmaktadır. Doğrudan azaltım ünitesinin çevreye olan etkisi oldukça sınırlıdır. Bunlar kolaylıkla toplanabilecek küçük toz emisyonlardır. Su ihtiyacı düşüktür ve suyun büyük ölçüde geri kazanımı sağlanabilecektir. Bunlara ek olarak, metan bazlı doğrudan azaltma ünitesi kömür bazlıya nazaran daha az CO2 üretmektedir.

18 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Eritme Azaltma Prosesi (SR) Eritme prosesi (SR) kok olmadan demir cevherinden sıcak metal çıkartma süreciyle bağlantılıdır. SR iki ünitede çalışır. İlk olarak, demir cevheri ısıtılır ve kömür ve oksijenli eritici-gaz dönüştürücü olan ikinci üniteden çıkan gazlarla indirgenir. Kısmen indirgenen cevher sonrasında eikinci ünitede eritilerek sıvı sıcak metal haline dönüşür (bazı durumlarda) ve sıvı çelik üretilir. Eritme azaltma teknolojisi demir yapımında kullanılan birçok kömür çeşitine imkan sunar: Corex Prosesi Finex Prosesi; Hismelt Prosesi; DIOS Prosesi; AISI-DOE/CCF Prosesi; Romelt Prosesi; Ausmelt Prosesi.

19 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Eritme Azaltma Prosesi (SR) : Corex Prosesi Corex prosesi azaltma şaftlı bir eritci-gaza dönüştürücü ile kombine çalışan eritme azaltma prosesidir. Yüksek fırın prosesine benzer olarak, indirgenen gaz redüksiyon şaftı içerisindeki eksilen yüke ters akış yapar. Sonrasında, indirgenen demir vidali konveyorlar aracılığıyla redüksiyon şaftından tahliye edilerek, eritici-gaz dönüştürücüye feed legler yardımıyla taşınır. Saf O2 li kömürün gazlaşmasıyla ortaya çıkan ve esas olarak CO ve H2 içeren gaz 1000 ila 1050 C sıcaklıklarda eritici-gaz dönüştürücüyü terk eder. Kömürün gazlaşmasıyla ortaya çıkacak katran, fenol gibi istenmeyen maddeler yok edilir ve atmosfere salınmaz. Gaz C sıcaklıklarda soğutulur ve toz partiküllerinden temizlenir. Redüksiyon şaftındaki demir cevherinin indirgenmesinden sonra, dışa çıkan gazın yüksek kalorik değerde olması için üst taraftan soğutularak temizlenir. Ana ürün olan sıcak metal ya EAF da ya da BOF da daha fazla işlenebilir veyahut da pik demir olarak dökğmlenerek satılabilir.

20 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Eritme Azaltma Prosesi (SR) : Finex Prosesi Corex in daha gelişmişi Finex (Bkz Şekil 2.5) prosesidir ve Siemens VAI ile Koreli çelik üreticisi Posco ile birlikte ortak geliştirilmiştir. Corex ve Finex arasındaki ana farklılık Finex in doğrudan ince cevheri kullanabiliyor olmasıdır. Finex prosesinde, dört aşamalı akışkan yatak sistemi, eritici-gaz dönüştürücünün yukarı akış yönüne yerleştirilmiştir. Akışkan yataklarda ince cevherin redüksiyonundan sonra sonuç, sıcak sıkıştırılmış olur ve bu eritici-gaz dönüştürücüye yüklenmeden öncedir.

21 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Eritme Azaltma Prosesi (SR) : Hismelt Prosesi Bu prosesde, cevher, kömür ve fluks demir banyosuna toplam sekiz mızrak ile beraber enjekte edilmektedir. Mızrakların dördü soğuk kömür ve kireç için kullanılmakta, diğer dördü ise cevheri ve dolomiti (% 5) kendi sıcak koşullarında C enjekte etmek için işlevlendirilmiştir. Sıcak metalin dökümü sürekli bir biçimde ön haznede yapılırken, cürüf dökümü ise cüruf boşaltma çukurundan her iki veya üç saatte bir yığınlar halinde yapılır Hismelt prosesinde SR yaklaşık %0.01 den daha az bir miktara denk gelen silikon içeriği oluşumuna neden olmaktadır. Aynı zamanda sıcak metalde %0.02 lik düşük bir fosfor içeriği de bulunmaktadır. Yüksek fırın ile demir yapımıyla karşılaştırıldığında %10 oranında yakıt tasarrufu öngörülmektedir. Ek olarak, demir cevheri ön işleme tesisine (pelet tesisi, sinter tesisi) ve kok fırnına ihtiyaç duyulmamaktadır. Diğer eritme azaltma proseslerinin aksine, sıcak maden fırınına gereksinim duyulmaktadır.

22 Alternatif Yollara Genel Bir Balkış Eritme Azaltma Prosesi (SR) : DIOS Prosesi Doğrudan Demir Cevheri Eritme (DIOS) prosesi üç alt prosesten meydana gelmektedir: demir cevheri ön azaltmak için kullanılan (PRF) akışkan yataklı ön redüskiyon fırını, kömür tozunu gazı ile karıştırmak için kullanılan gaz üretme fırını (GRF), demir cevherini daha fazla azaltmak ve eirtmek için kullanılan eritme azaltma fırını (SRF), Yana oksijen SRF nin üst kısmından enjekte edilmektedir. Oluşan karbon monoksit (Co) PRF de demir cevherinin ön redüksiyonu için kullanılmaktadır. Nitrojen SRF nin alt tarafına fırındaki cürufu enjekte etmek için kullanılmaktadır. DIOS enerji tüketiminin Yüksek fırın yöntemiyle karşılaştırıldığında 5 10% daha düşük olacağı düşünülmektedir. Ayrıca, demir ön işleme tesisi ve kok fırını tesisi artık gerekmemektedir. AISI-DOE/CCF Prosesi AISI-DOE prosesinin amacı ön redüksiyona uğramış demir cevherinden ve dikey izabe fırınındaki kömürden çelik üretmektir. Siklon Konvertör Fırınının (CCF) en önemli kısmı siklon reaktörünün gelişimidir. Siklonda demir cevheri üretilir ve eritilir. Molten karışımı redüksiyonun tamamlandığı alt tanka dökülür. Yakıt, tankın aşağı kısmına oksijen ile birlikte enjekte edilen granüler kömürden meydana gelmektedir. Siklon reaktörünün yüksek sıcaklıklarda çalışması ve demir anyosundan yüksek miktarlarda yüklenmiş malzemeyi işleyebilmesi ön redüksiyon ve son redüskiyon aşamaları arasından doğrudan bağlantı kurulmasını mümkün kılmaktadır. İki aşamanın birleştirilmesi,aşamalar arası soğutma bulunmadığından ısı transfer verimliliğinin çok önemli olmaması anlamına gelmektedir. Kok fırını, sinter tesisi veya pelet tesisi gerekli olmadığından, istenilen emisyon azaltımı gerçekleştirilebilir. Ton çelik başına enerji tüketimi de düşük olacaktır. Ayrıca, baca gazlarından enerji elde edilebilir.

23 Overview of the alternative routes Romelt Proses Smelting reduction (SR) : The Romelt prosesi toother bath smelting prosese benzerdir, fakat ön redüktör kullanmaz. Proses cevher veya atık oksitleri kullanır. Kömür tüketimi kg/metre ton olarak bildirilmiştir. Kok fırını, sinter tesisi veya pelet tesisi gerekli olmadığından, konvansiyonel primer demir üretimi ile karşılaştırıldığında önemli oranda emisyon azaltımı söz konusudur. Ton çelik başına enerji tüketimi de düşük olacaktır. Plasmasmelt Proses Plasma tabanlı eritme azaltma proseslerinde, kok ile doldurulmuş şaft fırını içerisinde reaksiyonlar meydana gelmektedir. Fırının alt bölümünde simetrik olarak yerleştirilmiş tüyerler bulunmaktadır. Şaft tamamen kok ile doldurulmuştur. Cüruf üret3n malzemelerle karıştırılmış metal oksit enjeksiyonu için plazma jeneratörleri ve ekipman ve muhtemelen indirgeyiciler tüyerlere monte edilmektedir. Herbir tüyerin içinde, azaltma ve eritmenin gerçekleştiği kok kolonunun içerisinde kavite oluşmaktadır. Düzenli aralıklarla, üretilen cüruf ve metal şaft fırınının altından boşaltılmaktadır. Ausmelt Prosesi Yığın cevher veya ince cevherler kömür ve fluks ile bir konvertörün içerisine sürekli olarak gönderilerek beslenmektedir. İnce kömür, oksijen ve hava, daldırmalı yanma sağlamak için enjekte edilmektedir. Oksidasyon ve azaltımın derecesi yakıtı havaya, kömür oranlarına ve mızrağın altına enjekte edilen ince kömürün orantısına göre ayarlayarak kontrol edilir. Bütün reaksiyonlar tek bir reaktör içerisinde tamamlanır.

24 Yeni Çıkan Tekniklere Genel Bir Bakış Yeni çıkan terimi ticari olarak bu zamana kadar herhangi bir sanayi sektöründe tatbik edilmemiş inovatif teknikler şeklinde açıklanmaktadır. Demir ve çelik üretim sektöründe gelişmekte olan yeni çıkan teknikler Karbondiyoksit Azaltımı; Sinter Tesisleri; Kok Fırınları; Yüksek Fırınlar;

25 Yeni Çıkan Tekniklere Genel Bir Bakış Karbondiyoksit Azaltımına İlişkin Yeni Çıkan Teknikler 15 Avrupa ülkesinde 48 Avrupalı şirket ve kuruluş tarafından oluşturulan ULCOS konsorsiyumu (Ultra Düşük Karbon Diyoksit Çelik Üretimi) 112 çelik üretiminden kaynaklı ortaya çıkan CO2 emisyonlarında önemli bir düşüş gerçekleştirmek maksadıyla işbirliği içerisinde Ar-Ge çalışması başlatmıştır. Bu mantıkta incelenecek üç alan bulunmaktadır: Opsiyonel taşımacılık ve depolama yapılarak Co2 yakalama ve sıkıştırma., Bu alanın örneği, üst gaz geri dönüşüm yüksek fırının conclik ept tarafından verilmektedir, bileşenlerin fırına tekrar geri dönüştürülmesi ve azaltma ajanı olarak kullanılması için çıkış gazlarının ayrıştırılmasına dayanmaktadır. Bu durum fırın içerisinde gerekli olan kok miktarını azaltmaktadır. Karbonsuz yakıtların kullanılması ve azaltma ajanları. Bu alan hidrojen ve elektrik kullanımını gerektirmekte olup, bugüne kadar kömürden, gazdan veya petrolden daha pahalıdır. Bu durum gelecekte tamamen değişebilir. Sürdürülebilir biyokütle kullanımı. Bu alanın da ciddi bir biçimde Co2 azaltımı bakımından alternatif olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Aslında bu durum, demir biyokütleden bin yıllık süreç için üretildiğinden ilginç tarihsel bir kıvrılma olabilir, fakat kömürün, odun ve taş kömürüne amansız bir rakip olmasından, özellikle sanayileşmenin başlamasıyla birlikte, çok da sürdürülebilir bir durum olmamaştır. Buna karşın, sürdürülebilir ormancılık günümüzün realitesi haline gelmiş, ve Orman Güvenlik Kurulu (FSC) gibi uluslar arası sertifikasyon kuruluşları tarafından onaylanmaktadır.

26 Yeni Çıkan Tekniklere Genel Bir Bakış Sinter Tesisleri İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Sinter tesislerinde yaşanan en önemli çevresel sorunlardan bir tanesi çıkış gazı emisyonlarındaki poliklorobenzodiyyoksinler/furanlardır (PCDD/F). Karbon doyrulmuş plastikler üzerine adsorpsiyon gerçekleştirerek söz konusu kirleticilerin bertaraf edilmesi hususuna büyüyen bir ilgi bulunmaktadır. Alternatif bir yöntem ise Baca gazına nitrojen bileşenlerini ekleyerek PCDD/F supresyonu yapılmasıdır. PCDD/F nin ilgili kısmı sinter strandın aşağı akımdaki rüzgarlıklarda yeniden bireşim ile oluşmaktadır. PCCD/F formasyonunu inhibe etmek için rüzgarlıklarda trietanomalin veya monoetanolamin gibi bileşenlerin enjeksiyonu önerilmektedir. Ne var ki; bu zamana kadar, sinter tesislerinden çıkan emisyonlarda söz konusu nitrojen bileşenlerinin faydalı etkisine yönelik güvenilir bir kanıt görülmemiştir.

27 Yeni Çıkan Tekniklere Genel Bir Bakış Kok Fırınları İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Kok fırınlarının performanslarının iyileştirilmesi için yeni birkaç tane inovatif teknik önerilmiştir: Ulusal Japon Projesi SCOPE 21, yeni nesil kok fırınları geliştirmek için, 90 larda Japonya Demir ve Çelik Federasyonu tarafından başlatılmıştır. Bir pilot ünite kurulmuştur. Projenin amacı, çevresel sürdürülebilirlik, yüksek enerji verimliliği ve yüksek üretkenlik konularında yenilikçi kok üretimi prosesini geliştirmekti. Bunlara ek olarak, kok fırın gazı (COG) kullanımındaki alternatifler üzerinde de çalışılmış ve hidrojen gerikazanımnı, metanol sentezi ve COG enjeksiyonu ve katran üzerinde maden eritme fırını içerisindeki veya doğrudan azaltım tesisindeki işlemler için yan azaltıcı ajanlar olarak durulmuştur. Sürekli basınç kontrolü için yeni bir sistem tasarlanmış, amacı ise ana toplayıcıdaki negatif basıncı muhafaza ederek prosesin birinci aşaması boyunca aşırı basıncı önlemektir. Yüksek Fırınlar Için Yeni Ortaya Çıkan Teknikler İç yanma hazneleriyle tasarlanmış sıcak ocakların kullanılması durumunda, refrakter kütledeki çatlaklardan çeşitli sızıntıların olması nedeniyle yüksek düzeyde CO2 salımları söz konusu olmaktadır. Söz konusu sızıntılar kaçınılmaz görülmekte ve yanmamış gazın da salımına sebep olmaktadır.

28 Yeni Çıkan Tekniklere Genel Bir Bakış Yüksek Fırınlar Için Yeni Ortaya Çıkan Teknikler İç yanma hazneleriyle tasarlanmış sıcak ocakların kullanılması durumunda, refrakter kütledeki çatlaklardan çeşitli sızıntıların olması nedeniyle yüksek düzeyde CO2 salımları söz konusu olmaktadır. Yeniden astarlama esnasında refrakter duvarın içine uygun tenörde çelik levhalar yerleştirilerek söz konusu çatlakların (yüksek CO2 emisyonları) azaltılması mümkün olmaktadır.

29 Çevresel Ana Konular Sinter tesisleri Hava Emisyonları Sinter tesislerinden çıkan emisyonlar, entegre çelik üretim tesislerinden çıkan toplam toz emisyonunun yüzde 50 sine tekabül etmektedir. Sinter den ve soğutucudan gelen çıkış gazı emisyonlarındaki en fazla görülen kirleticiler ağır metaller, So2, HCl, HF, PAH, CO, NOX, toz ve kalıcı organik kirleticilerdir. Atık ve Yan Ürünler Demir içeren materyallerin bir araya gettirilme prosesinin bir ürünü olan sinter maden eritme fırınlarındaki yükün önemli bir bölümünü temsil etmektedir. Buna ek olarak, ölçülebilir ısının gerikazanımı ve katı atıkların kullanımı ciddi konulardır. Çevresel faydalar aşağı akım proseslerin demir zengini katı yan ürünlerinin geri dönüşümü prosesi ve ısı gerikazanımı potansiyeli ile bağlantılıdır

30 Çevresel Ana Konular Peletleme tesisleri Hava Emisyonları- Peletleme demir materyalleri bir araya getirmek için kullanılan diğer bir prosestir. Havaya salınan emisyonlar çevresel sorunlar yaratır. Çıkış gazları şunlardır; toz, org C, VOC, SO2, NOX, CO, F, PCB, PAH, PCDD/F ve ağır metaller. Atıksu- Pelet tesislerindeki diğer ana konular, ölçülebilen ısı kullanımı, atıksu arıtma ve proses kalıntılarının iç kullanımıdır.

31 Çevresel Ana Konular Kok fırını tesisleri Hava emisyonları- Emisyonun havaya karıştığı proses gaz arıtma ünitesi en önemli bölümdür. Emisyonlar için ana nokta kaynak ateşleme esnasında atık olarak çıkan gazlardır. Ek olarak, bir çok emisyon, boşaltma, depolama, işleme, kırma ve harmanlama (kömürün hazırlanması) işlemlerinden yayılabilmektedir. VOC emisyonları kok fırını bataryalarından yayılabilir/kaçak olabilir. Kötü kokuya sebep verme potansiyeli bulunan yan ürün tesislerinden yayılacak veya kaçak olacak amonyak ve BTX emisyonları söz konusu olabilir. Kok fırını gazının yakıt olarak kullanıldığı kok fırını tesislerinde veya diğer tessislerde toz ve SO2 bir sorun teşkil etmektedir. Kok fırını gazının desülfürizasyonu emisyonların aza indirilmesi için yüksek önceliklibir önlemdir. Atık su- Atıksu bertarafı kok fırın tesisleri için diğer önemli bir. Atık ve Yan Ürünler-Kok fırın gazının optimize yönetimi ve entegre tesislerdeki proseslerinde kullanılması enerji tasarrufunu sağlamakta ve emisyonları minimize etmektedir.

32 Çevresel Ana Konular Yüksek fırın tesisleri Hava emisyonları- Çıkış gazları, yükleme işlemlerinden, sıcak sobaların baca gazlarından, yüksek fırın gazlarından, erimiş madennin aktığı kanallardaki hidrokarbonlardan, maden akıtma deliklerindeki killerden, akıtmadan doğan partikül maddelerden, cürüfdan çıkan kötü kokulardan kaynaklı toz, org C, VOC, NOX, SO2 ve H2S lardır. Atıksu- Bu tesisler soğuk su ve mden eritme fırını gaz temizleme işleminden atıksu üretmektedir. Atık ve Yan Ürünler-Üretim kalıntıları YF tozu, YF fabrika tozu, YF gaz temizleme kaynaklı çamur, YF cüruf, sulu harç ve atık refrakterleridir.

33 Çevresel Ana Konular Oksijen fırını tesisleri Hava Emisyonları-Birincil ve ikincil tozdan arındırma, sıcak metal ön işleme, ikincil çelik üretimi ve çeşitli katı proses kalıntıları gibi bir takım kaynaklardan havaya salınan emisyonlar oksijenli çelik üretiminde karşılaşılan çevresel ana konulardır. İkincil emisyon toplama sistemlerinin yetersiz kaldığı yerlerde toz emisyonlarının difüze edilmesine özel dikkat harcanması gerekmektedir. Çıkış gazları şu şekildedir; : toz, org C, VOC, SO2, NOX, CO, F, PCB, PAH, PCDD/F ve ağır metaller. Atıksu-atıksu ıslak toz arındırmadan (uygulanırsa) ve devamlı dökümden ortaya çıkmaktadır. Atık ve Yan Ürünler-Üretim kalıntıları: sıcak metal işleme tozu, ince BOF gazı tozu, BOF gazı çamuru ve şekil 2.12 de görüldüğü üzere diğerleridir.

34 Çevresel Ana Konular Elektrik ark fırını tesisleri Hava emisyonları-demir içeren (ağırlıklı hurda) malzemelerin doğrudan ergimesi genellikle yüksek miktarda elektrik enerjisi ihtiyacı olan elektrikli ark fırınlarda gerçekleştirilmekte ve ciddi miktarda salıma sebep olmaktadır. Atık ve yan ürünler (filtre tozu ve cüruf) gibi katı proses kalıntıları ortaya çıkmaktadır. Fırından havaya karışan emisyonlar birçok organik (kalıcı organik kirleticiler ; PCB ce PCDD/F) ve organik olmayan (demir oksit tozu, ağır metaller) bileşenden meydana gelmektedir. Atıksu-Bu tesisler, yüksek fırın gaz yıkamalardan soğutma suyu ve atık su üretmektedir.

35 Çevresel Ana Konular Enerji Tüketimi Demir ve çelik üretiminde enerji tüketimi kayda değer miktardadır. Seragazı olarak CO2 enerji tüketildiğinde üretilmektedir. Demir ve çelik proseslerinde birçok CO2 emisyon noktaları bulunmaktadır. Bunlar üç ana hedefe ulaşmak ile bağlantılıdır: a) Kimyasal reaksiyonları ve gerekli olan fiziksel tretmanı yapmak için yeterli sıcaklığın sağlanması. b) Demir oksiti düşürmek için sisteme bir indirgeyici (genelde CO) sokulması. c) Çelik fabrikalarını işletmek için gerekli güç ve buharın sağlanması. Demir ve çelik üretimi bakımıdan, CO2 emisyonları yüksek fırınlarda kullanılan azaltıcı ajanların (kömür, kok, petrol) türüne ve miktarına yüksek ölçüde bağlıdır. Bu sebeple, çelik endüstrisi, genel anlamda enerji tüketimini azaltmak ve başta CO2 olmak üzere SG emisyonlarını düşürmek amacıyla bir dizi tedbiri aktif bir biçimde tatbik etmektedir. Enerji tüketimi çelik üretim proseslerinde enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlarnı ortaya çıkmasıyla birlikte giderek azalmakta ve enerji santralları gibi enerji dönüşüm tesislerinin verimliliği artmaktadır. Enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlar atık enerji gerikazanım donanımını içermektedir.diğer tedbir enerji tüketiminin ve toplam enerji yönetiminin uygulanmasında optimizasyonun yapılmasıdır. Belirli bir düzeyde, doğrudan azaltım (DR) CO2 emisyonlarını düşürmek için bir seçenek olabilir. İlaveten, enerji tasarrufları ve verimlilik iyileştirmelerinin ötesinde, karbondiyoksit hafifletme projeleri CO2 yi yakalamak ve depolamak için geliştirilmektedir.

36 Çevresel Ana Konular Enerji Tüketimi Demir ve çelik üretimi bakımıdan, CO2 emisyonları yüksek fırınlarda kullanılan azaltıcı ajanların (kömür, kok, petrol) türüne ve miktarına yüksek ölçüde bağlıdır. Bu sebeple, çelik endüstrisi, genel anlamda enerji tüketimini azaltmak ve başta CO2 olmak üzere SG emisyonlarını düşürmek amacıyla bir dizi tedbiri aktif bir biçimde tatbik etmektedir. Enerji tüketimi çelik üretim proseslerinde enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlarnı ortaya çıkmasıyla birlikte giderek azalmakta ve enerji santralları gibi enerji dönüşüm tesislerinin verimliliği artmaktadır. Enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlar atık enerji gerikazanım donanımını içermektedir. Diğer tedbir enerji tüketiminin ve toplam enerji yönetiminin uygulanmasında optimizasyonun yapılmasıdır. Belirli bir düzeyde, doğrudan azaltım (DR) CO2 emisyonlarını düşürmek için bir seçenek olabilir. İlaveten, enerji tasarrufları ve verimlilik iyileştirmelerinin ötesinde, karbondiyoksit hafifletme projeleri CO2 yi yakalamak ve depolamak için geliştirilmektedir.