Demir Ve Çelik Üretimi Üzerine Uygulamalar ve Teknolojiler Özeti
Günümüzde çelik üretiminde dünya çapında dört yol kullanılmaktadır: 1. Yüksek Fırın/oksijenli Fırın (BF/BOF) 2. Elektrikli Ark Fırın (EAF) Geleneksel Yöntemler 3. Smelting reduction (SR) route 4. Direct reduction (DR) route Alternatif Yöntemler Yüksek Fırın/oksijenli Fırın (BF/BOF) dünyada en çok kullanılan yöntemdir.
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.
Tümleşik çelik yapıda kullanılan ham maddeler: Demir Cevherleri Kireçtaşı Kömür Malzeme hazırlama: 1. Pelletization : Peletleme işlemi ham maddelerinin karışması, peletin oluşturulması ve termal muamele ile yumuşak ham maddedinin pişirilerek katı kürelere dönüşmesinden oluşur. 2. Demir sinterleme prosesi Sinterleme işleminin amacı, ince taneli ham maddenin iri taneli demir cevher topağına dönüşmesi, maden eritme fırınında yüklemeye hazır hale gelmesidir. 3. kok fırın prosesi. Kok, kok fırını içerisinde damıtma yapılarak kömürden elde edilmektedir. Kömürden daha iyi fiziksel ve kimyasal özellikleri bulunmaktadır.
Demir üretimi: (Geleneksel Yöntemler) Yüksek Fırın Fırının içerisinde, demir giderek azalmakta ve sıvı demir ve cüruf fırının alt kısmından alınmaktadır. Çelik Üretimi (Geleneksel Yöntemler) 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.
Elektrikli Ark Fırın (EAF) - Çelik Üretimi (Geleneksel Yöntemler) 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.
ALTERNATİF YOLLAR 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. 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. 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. Şimdilik sadece corex ve finex işlemleri ticari bir ölçekte uygulanmaktadır.
Yeni Çıkan Teknikler 'Ortaya çıkan teknik' herhangi bir sanayi sektöründe henüz uygulanmamış yenilikçi bir teknik olarak tasarlanacak. Demir çelik sektöründe yeni çıkan teknikler; Karbondiyoksit Azaltımına İlişkin Yeni Çıkan Teknikler: 1. Opsiyonel taşımacılık ve depolama yapılarak Co2 yakalama ve sıkıştırma. 2. Karbonsuz yakıtların kullanılması ve azaltma ajanları. 3. Sürdürülebilir biyokütle kullanımı. Sinter Tesisleri İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Sinter tesislerinde yaşanan en önemli çevresel sorunlardan bir tanesi çıkış gazı emisyonlarındaki poliklorobenzodiyyoksinler/furanlardır (PCDD/F). Kok Fırınları İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Kok fırınlarının performanslarının iyileştirilmesi için yeni birkaç tane inovatif teknik önerilmiştir. 1. Ulusal Japon Projesi SCOPE 21 2. kok fırın gazı (COG) kullanımındaki alternatifler, 3. basınç kontrol tekniği 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.
Atık ve Yan Ürünler Kok fırın gazının optimize yönetimi ve entegre tesislerdeki proseslerinde kullanılması enerji tasarrufunu sağlamakta ve emisyonları minimize etmektedir. ÇEVRESEL ANA KONULAR Sinter tesisleri ve Peletleme tesisleri Hava emisyonları 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 ölçülebilir ısının gerikazanımı ve katı atıkların kullanımı ciddi konulardır. Kok fırını tesisleri Hava emisyonları 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. toz ve SO2 emisyonları
ÇEVRESEL ANA KONULAR Yüksek fırın tesisleri Hava emisyonları- 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 ler Atık ve Yan Ürünler- Üretim kalıntıları YF tozu YF fabrika tozu YF gaz temizleme kaynaklı çamur YF cüruf, sulu harç ve atık refrakterler Atıksu- Bu tesisler soğuk su ve maden eritme fırını gaz temizleme işleminden atıksu üretmektedir.
ÇEVRESEL ANA KONULAR Oksijen fırını tesisleri Hava emisyonları toz, org C, VOC, SO 2, NO X, CO, F, PCB ve PAH, PCDD/F ve ağır metaller. Atık ve Yan Ürünler sıcak metal işleme tozu, ince BOF gazı tozu, BOF gazı çamuru Atıksu ıslak toz arındırmadan (uygulanırsa) ve devamlı dökümden ortaya çıkmaktadır.
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. Atıksu Bu tesisler, yüksek fırın gaz yıkamalardan soğutma suyu ve atık su üretmektedir.
ÇEVRESEL ANA KONULAR Enerji Tüketimi 1. Enerji tüketimi çelik üretim proseslerinde enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlarnı ortaya çıkmasıyla birlikte giderek azalmakta ve enerji santralları gibi enerji dönüşüm tesislerinin verimliliği artmaktadır. 2. Enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlar atık enerji gerikazanım donanımını içermektedir. 3. Diğer tedbir enerji tüketiminin ve toplam enerji yönetiminin uygulanmasında optimizasyonun yapılmasıdır. 4. Belirli bir düzeyde, doğrudan azaltım (DR) CO2 emisyonlarını düşürmek için bir seçenek olabilir. 5. İlaveten, enerji tasarrufları ve verimlilik iyileştirmelerinin ötesinde, karbondiyoksit hafifletme projeleri CO2 yi yakalamak ve depolamak için geliştirilmektedir.