Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR DEMİR ÇELİK TESİSLERİ VE HAVA KİRLİLİĞİ
Demir Çelik Üretimi Demir çelik tesisleri Entegre Tesisler Cevher çelik üreten tesisler Elektrikli ark mocakları (EAF) Hurda demir çelikten çelik üretimi yapan tesisler Haddehaneler: Kütük çelikten inşaat demiri, profil v.b. son kullanım ürünlerini üreten tesisler 2 / 36
Entegre demir-çelik üretim süreci Demir cevherinin, kırma, eleme ve sinterleme işlemleriyle hazırlanması veya külçe cevherin doğrudan yüksek fırına yüklenmesiyle ile başlar. Yüksek fırınlarda, demir cevheri, kokun üfleme havasıyla yakılması neticesinde oluşan karbon monoksit ile indirgenerek ve oluşan ısı ile ergitilerek, sıvı metale dönüştürülmektedir. Birincil çelik üretimi sürecinde, belirli bir miktarda hurda ve alaşım elementleri bir konvertör içinde sıcak metale eklenir. BOF teknolojisinde alaşımın üzerine saf oksijen üfletilir, ve sıvı çelik elde edilir. Rafinasyon işlemlerinden sonra, potadan alınan sıvı çelik, sürekli döküm makinalarında istenen ebatlarda, yarı ürüne (kütük, blum, slab) dönüştürülmektedir. 3 / 36
Hurdadan demir-çelik üretimi Elektrik ark ocaklı tesislerde, çelik hurdası grafit elektrotlar aracılığı ile ergitilerek, sıvı çelik elde edilir. Rafinasyon işleminden sonra sıvı çelik potadan alınarak sürekli döküm makinasına aktarılan sıvı çelik katılaştırılarak, istenen ebat ve şekillerde yarı ürün haline getirilmektedir. Yarı ürünler (kütük, blum, slab) istenen haddeleme sıcaklığını elde etmek için yeniden ısıtma fırınına yüklenir. Yeniden ısıtma sonrasında yarı ürün hadde standından geçirilerek istenen boyutta bitmiş ürün üretilir. (Haddehane) 4 / 36
Demir-çelik üretiminin çevresel önemi Demir çelik endüstrisine ilişkin en önemli çevresel konulardan biri madde ve enerji tüketimidir. Tüketimin büyüklüğüne dair bir fikir vermek açısından, Türkiye de faaliyette olan 22 elektrik ark ocaklı tesisin 2010 yılında 23.4 milyon ton hurda tüketmiş olduğu ve üretilen bir ton ham çelik başına tüketilen ortalama elektrik enerjisi 475 kwh dir. Bu süreçte önemli ölçüde hava emisyonunun yanı sıra atık ve yan ürünler gibi katı proses kalıntıları (çoğunlukla filtre tozu ve cüruf) da üretilir. Ocaktan havaya yayılan emisyonlar çok çeşitli inorganik bileşiklerden (demir oksit tozu ve ağır metaller) ve kalıcı organik kirleticiler örn. PCB ve PCDD/F gibi organik bileşiklerden oluşmaktadır. 5 / 36
Demir-çelik üretiminin çevresel önemi Sera gazı emisyonları. Çelik üretimi, çok miktarda enerji tüketimine ihtiyaç duyar ve enerji tüketildiğinde de CO2 meydana gelir. Avrupa daki elektrik ark ocaklı tesislerde çelik üretimindeki enerji tüketimi yaklaşık olarak bir ton sıvı çelik başına 1,8 GJ dır. Enerji verimliliği göz önüne alındığında, birincil enerji tüketimi oldukça yüksek olacaktır. Ayrıca, bir ton sıvı çelik başına 0,5 GJ kadar fosil yakıt girdisi de söz konusudur. Bu sektörün sera gazı emisyonundaki payını azaltmak için farklı stratejiler izlenmektedir: enerji tasarrufu, atık enerji geri kazanım ekipmanları, CO2 yakalama ve depolama, vb. Koku ve gürültü emisyonları belirli koşullar altında önemli olabilir. Hurda ve ürünün taşınması, ocağa hurda şarjı ve hurdanın ergitilmesinden kaynaklanabilir. Toprak ve yeraltı suyu kirliliği büyük bir sorun değilse de, çevresel etkinin değerlendirilmesi sırasında dikkate alınması gerekmektedir. Ancak?????? 6 / 36
Demir-çelik üretiminin çevresel önemi Hurda taşıma işlemleri Kontrolsuz emisyonlar nedeniyle toprak kirliliği Bacalar Açıkta depolama (hurda, curuf, baca tozu) Kirleticilerin taşınımı Su kullanımı 7 / 36
ÜRETİM SÜREÇLERİ VE TEKNİKLERİ 8 / 36
HAMMADDELERİN TAŞINMASI VE DEPOLANMASI Hurda metal genelde geniş, üzeri kapatılmamış ve çoğunlukla da kaplamasız zeminde depolanır. Demirli hurda metal, kıskaçlar (polipler) veya mıknatıslar aracılığıyla sepetlere yüklenir. Hurdanın satın alınması, metal harici parçaların en aza indirgenmesini öngören uluslararası şartnamelere dayanarak yapılır. Bu şekilde taşınma sayesinde, manyetik olmayan taş ve odun parçaları ile demir dışı metallerin işleme girmesi engellenmiş olur. Bazı türdeki ve kalitedeki hurdalarda, metalin depolanması ile taşınması sırasında zemin üzerine kalıntı materyaller ile ağır metaller ve hidrokarbonlar birikebilir. 9 / 36
Demir-çelik üretiminin çevresel önemi Hurda metal genelde geniş, üzeri kapatılmamış ve çoğunlukla da kaplamasız zeminde depolanır. Demirli hurda metal, kıskaçlar (polipler) veya mıknatıslar aracılığıyla sepetlere yüklenir. Hurdanın satın alınması, metal harici parçaların en aza indirgenmesini öngören uluslararası şartnamelere dayanarak yapılır. Bu şekilde taşınma sayesinde, manyetik olmayan taş ve odun parçaları ile demir dışı metallerin işleme girmesi engellenmiş olur. Bazı türdeki ve kalitedeki hurdalarda, metalin depolanması ile taşınması sırasında zemin üzerine kalıntı materyaller ile ağır metaller ve hidrokarbonlar birikebilir. 10 / 36
HAMMADDELERİN TAŞINMASI VE DEPOLANMASI Hurda metal genelde geniş, üzeri kapatılmamış ve çoğunlukla da kaplamasız zeminde depolanır. Demirli hurda metal, kıskaçlar (polipler) veya mıknatıslar aracılığıyla sepetlere yüklenir. Hurdanın satın alınması, metal harici parçaların en aza indirgenmesini öngören uluslararası şartnamelere dayanarak yapılır. Bu şekilde taşınma sayesinde, manyetik olmayan taş ve odun parçaları ile demir dışı metallerin işleme girmesi engellenmiş olur. Bazı türdeki ve kalitedeki hurdalarda, metalin depolanması ile taşınması sırasında zemin üzerine kalıntı materyaller ile ağır metaller ve hidrokarbonlar birikebilir. 11 / 36
HAMMADDELERİN TAŞINMASI VE DEPOLANMASI İşlemden geçen hurdanın türüne ve kalitesine bağlı olarak taşıma işlemleri, belirli hava koşulları altında inorganik (toz) ve organik emisyonlara neden olabilir. Bazı hurda türleri, taşıma esnasında aynı zamanda gürültü emisyonlarına da neden olabilir. Tehlikeli kirleticilerin bulaşmasını engellemek amacıyla belirli düzeyde hurda tasnifi yapılmaktadır. Hurda, oksijen üfleme borusu kullanılarak, daha kolay ele alınabilecek büyüklüklerde kesilebilir. Hurda, yükleme sepetlerine hurda sahasında doldurulabilir veya çelikhane içerisindeki geçici hurda hollerine aktarılabilir. Kimi durumlarda, hurda, bir şaftta ya da bir taşıyıcı bantta önceden ısıtılır. 12 / 36
HAMMADDELERİN TAŞINMASI VE DEPOLANMASI Tek şaftlı fırınlarda, hurdanın sadece % 50'si ön ısıtmaya tabi tutulabilir. Hurda kısmen baca gazıyla ve kısmen de gövde brulörleri yardımıyla ısıtılmaktadır. Gelen hurdada mevcut bulunan radyoaktivite, kimi durumlarda soruna neden olabilir. Kireç ve karbon tozu, alaşım eklentileri, oksijen gidericiler ve refrakter malzemeler gibi diğer parça veya toz halindeki hammadde akışları genelde kapalı alanda depolanmaktadır. Sevkiyatın ardından, taşımanın asgari derecede yapılmasına dikkat edilir ve uygun görüldüğünde, toz giderme ekipmanı kullanılır. Toz halindeki maddeler, sızdırmaz ambarlarda depolanabilmekte (kireç kuru olarak muhafaza edilmelidir) ve havalı sistemlerle ya da sızdırmaz çuvallarda taşınabilmektedir. 13 / 36
ARK OCAĞI ERGİTME VE ARITMA Ergitmenin ilk aşamasında, elektrotlar hurda yükünü delmeye çalışırken, ocak kapağı ve gövdesini ark ışımalarından korumak amacıyla uygulanan güç, düşük tutulur. Ark hurda yükünü deldikten hemen sonra etrafında hurda ile çevrelenmiş bir kalkan olması sebebiyle, tam ergitme yapabilmek için güç artırılır. Oksijen lansı ve/veya oksijen-yakıt brülörleri ergitmenin ilk aşamalarında, yoğun bir şekilde kullanılır. Yakıtlar doğalgaz veya fuel-oil olabilir. Ayrıca oksijen üfleme, özel nozullar vasıtasıyla cüruf kapısından veya ocak duvarlarından yapılabilir. 14 / 36
ARK OCAĞI ERGİTME VE ARITMA Oksijen kullanımı birçok amaca hizmet etmektedir: Oksijen ve toz (0-3mm) karbonun birlikte enjeksiyonu ile, CO baloncukları sayesinde köpüklü cüruf üretimi mümkün olmaktadır. Karbon çelik yapımında artık yaygın olarak kullanılmakta olan bu 'köpüklü cüruf' tekniği, fırın duvarlarının arktan kaynaklanan radyasyondan korunmasını arttırır ve ark enerjisinin çeliğe aktarım verimini arttırır. Oksijen, karbonsuzlaştırmada ve fosfor, silisyum gibi istenmeyen elementlerin alınması amacıyla metalürjik sebeplerle kullanılmaktadır. Sonradan yakma (post-combustion) için, EAO gövdesinden çelik banyosunun üstüne oksijen enjekte edilir ve böylece yanma gazları fırını terk etmeden önce, oksijen CO ile reaksiyona girerek fırın içerisindeki ekzotermik reaksiyonlardan ortaya çıkan ısının mümkün olduğu kadar çoğunu tutmaya yarar. 15 / 36
ARK OCAĞI ERGİTME VE ARITMA Oksijen enjeksiyonu sonucunda, fırındaki gaz ve duman oluşumu çoğalır. CO ve CO2 ile beraber, oldukça ince demir oksit parçacıkları başka ürünlerin dumanları oluşturulur. Birincil yanmadaki CO içeriği hacmi %0,5'in altındadır. Azot veya diğer inert gazlar, çelik banyosunun karıştırılması ve sıcaklığın eşdağılımı için ergimiş metale enjekte edilebilir. Cürufmetal arası kimyasal tepkimelerin kinetiği de bu teknik sayesinde daha iyi hale getirilmektedir. Ergitme işleminden ortaya çıkan dumanlar ve gazlar, bir baca gazı arıtma tesisinde işlenir ve bu tesiste kirletici emisyonlarının da azaltılmasını hedefleyen toplama ve arıtma donanımları bulunmaktadır. 16 / 36
ARK OCAĞI ERGİTME VE ARITMA Curuf alma: Cüruf, döküm alma işleminden önce ısıtma ve oksitleme esnasında alınır. Bu amaçla ocağın cüruf kapısına doğru belirli bir açıda devrilmesi ve yere veya fırın aşağısındaki cüruf potasına akıtılması sonrasında, toz ve duman meydana gelmektedir. Özel çelik türlerinde ve de özellikle alaşımlı çelikte, metalürjik nedenlerden dolayı, cüruf, potaya sıvı çelikle beraber dökülür. Cürufun çoğu, cürufsuzlaştırma istasyonunda çelikten ayrıştırılarak bir cüruf potasına alınır. Oluşacak dumanlar, bir egzoz sistemi tarafından toplanacaktır. 17 / 36
İKİNCİL METALURJİ UYGULAMALARI Karbon çeliği İkincil metalürji, ana çelik yapım ocağından potaya alınan sıvı çeliğin, döküm makinasına gönderilmesinden önce pota ocağında yapılır. Deoksidant malzemeler ile alaşım elementleri, çeliğin son kimyasal kompozisyonunu ayarlamak amacıyla katılır. Bazı durumlarda, vakum işlem birimleri kimi özel gereksinimleri karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Bu özel gereksinimler, çeliğin son halinde bulunması istenen hidrojen, nitrojen veya oksijen gibi elementlerin konsantrasyonlarının ayarlanmasıdır. İyi bir homojenleşme elde etmek için, inert gazlar (Argon veya Azot) potaya karıştırma amacıyla verilir. Bazı küçük pota işlem istasyonları, inert gaz veya toz enjeksiyonu ekipmanından oluşmaktadır 18 / 36
İKİNCİL METALURJİ UYGULAMALARI Paslanmaz çelik Paslanmaz çeliğin ikincil metalürjisi, ya pota içinde vakum altında (VOD prosesi - vakumda oksijenle dekarbürizasyon) ya da AOD (argonlu oksijenli dekarbürizasyon) konvertörü adında başka bir metalürjik araç ile bunu izleyen pota işlemi ile yürütülmektedir. Üretilecek çelik sınıfına göre, bazı işletmeciler, AOD ve VOD'den oluşan bir kombinasyonu uygulamaktadırlar. Paslanmaz çelik çelikhanesinin bir akış şeması: 19 / 36
paslanmaz çelik çelikhanesinde malzeme akışı 20 / 36
DÖKÜM İstenen çelik kalitesine ulaşıldığında pota içindeki çelik döküm makinelerine götürülür. Bugün tercih edilen yöntem, çeliğin Sürekli Döküm Makinaları nda sürekli dökümüdür. Potada bulunan sıvı çelik, bir rezervuar ve dağıtıcı işlevini gören tandişe akıtılır. Sürekli dolu bulunan tandişten çelik, tandiş tabanındaki deliklerden döküm kalıplarına akıtılır. Sürekli döküm yöntemiyle, son hadde ürününe yarımamul teşkil edecek değişik kalite ve ebatlarda, kare, dikdörtgen, taslak, yassı ve ince yassı kesitler dökülebilir ve istenen boylarda kesilebilir. 21 / 36
Sürekli Döküm 22 / 36
CÜRUF ARITMA, DÜZENLİ DEPOLAMA Eğer cüruf EAO'daki cüruf potasında (veya AOD ve VOD gibi ikincil metalürjik tesislerde) biriktiriliyorsa, katılaşması için dışarıdaki cüruf çukurlarına dökülmesi gerekir. Cürufun soğuması su spreyiyle desteklenebilir. Bazı sahalarda, cürufun nihai kalitesini ve boyutsal istikrarını geliştirmek için sıvı haldeyken içine silika, alümina, bor (kolemanit veya sodyum borat) eklenir ve soğuma süresi kontrol edilir. Bazı tesislerde, farklı proseslerden elde edilen cüruflar, daha fazla prosesten geçirilmeye uygun hale gelmeleri için, sıvı haldeyken karıştırılırlar. 23 / 36
CÜRUF ARITMA, DÜZENLİ DEPOLAMA Eğer cüruf zemine dökülürse, katılaşmasının ardından ekskavatörler veya kürekli yükleyiciler aracılığıyla ön kırma işleminden geçirilir ve dışarıda bir depolama alanına getirilir. Belirli bir süre sonrasında, cüruf parçalanarak ve eleme aletlerinden geçerek konstrüksiyonda kullanılmak amacıyla istenen tutarlılığa getirilir. Bu işlem esnasında, cürufta bulunabilecek metal parçalar, manyetik olarak, elle veya kazma, parçalama ve elekten geçirilme aracılığıyla cüruftan ayrıştırılır ve ardından çelik üretimi prosesinde kullanılmak üzere geri dönüştürülür. Cüruftan metal geri kazanımı özellikle ticari değeri yüksek metaller için daha fazla önem taşır. Cüruf kırma ve metal geri kazanımı toz emisyonlarına neden olabilir. 24 / 36
CÜRUF ARITMA, DÜZENLİ DEPOLAMA EAO dan cüruf alınması esnasında, kimi zaman cürufun soğutulması için su kullanılabilir ve böylece cürufun mikro yapısı ve mekanik özellikleri iyileştirilebilir. Siyah elektrik ark ocağı cürufu, bazı işlemlerden geçirilerek yol inşa malzemesi olarak; cüruf çukurunda bulunan beyaz pota ocağı cürufu da kireç gübresi olarak kullanılabilir. 25 / 36
Haddehane Sıcak haddelemede slab, kütük, blum veya ingotların boyut, şekil ve metalürjik özellikleri, sıcak metalin ( 1050-1300 C sıcaklıkları arası) elektrik tahrikli merdaneler arasında ezilmesi ile değiştirilir. Sıcak haddeleme için kullanılacak çelik, proses akışına ve üretilecek mamule göre farklı şekil ve formda olabilir. Slablar, (Genişliği 400 mm'den 2500 mm'ye kadar ve kalınlığı 40 mm'den 500 mm'ye kadar) yassı ürünlerin haddelenmesinde kullanılan yarı mamul sürekli döküm ürünleridir. Kütükler, (kare veya dikdörtgen şeklinde ve kesit alanları 2500 mm2'den 40000 mm2'ye kadar) (50x50 mm - 200x200 mm) ve blumlar (kare veya dikdörtgen şeklinde keistlerii 14000 mm² den yaklaşık 100000 mm² ye kadar) uzun ürünlerin haddelenmesinde kullanılan yarı bitmiş sürekli döküm ürünleridir. 26 / 36
Haddehane Sıcak haddehanelerde genellikle aşağıdaki proses adımları kullanılmaktadır: Girdinin yüzey temizliği (skarfing, taşlama) Haddeleme sıcaklığına kadar ısıtma Tufal giderme Haddeleme (genişliğin azaltılması da dâhil olmak üzere kaba hadde, nihai boyut ve özelliklere kadar haddeleme) Tamamlama (baş ve sondaki bozuk kısımları kırpma, dilme, kesme) 27 / 36
28 / 36
ŞEKİL 1: ÇELİKHANE PROSES AKIŞ DİYAGRAMI ŞARJ MALZEMELERİ ATIK GAZ 7 HURDA İNDİRİCİ TRAFO TEDAŞ Y.GERİLİM BESLEME KOMPANZASYON BACA TOZ TOPLAMA SİSTEMİ SERİ REAKTÖR PELET SU SU SOĞUTMA SİSTEMİ BUHAR + ISI SOĞUTMA SUYU SICAK SU HURDA SARJI ELEKTRİK ENERJİSİ KİREÇ EAO TRAFOSU MLZ. BESLEME SİSTEMİ O 2 +KARBON+HAVA SICAKLIK ÖLÇME O 2 /C LANS O 2 +KARBON MANÜPLATÖRÜ PROVA ALMA 6 5 O 2 +DG +TOZ KARBON KOMBİNE BRÜLÖRLER YANMA ENERJİSİ KARBON CURUF (STOK SAHASI) EBT, DÖKÜM ALMA 1 ELEKTRİK ARK OCAĞI AZOT SIVI ÇELİK 1.620 C DİPTEN KARIŞTIRMA SİST. AZOT GAZI 2 3 4 29 / 36
2 Fe-Si-Mn, Fe-Si, Fe- Mn, KARBON, KİREÇ, Fe-V SICAKLIK ÖLÇME SU SOĞUTMA SİSTEMİ SU 6 BUHAR + ISI SU 5 SOĞUTMA SUYU SICAK SU SOĞUTMA SUYU SICAK SU 7 1 4 3 ELEKTRİK ENERJİSİ PO TRAFOSU POTA OCAĞI AZOT + ARGON SÜREKLİ DÖKÜM MAKİNASI DİPTEN KARIŞTIRMA SİSTEMİ PROVA ALMA SPEKTRAL ANALİZ KÜTÜK MAKASI SICAK ŞARJ 500-800 C SOĞUTMA PLATFORMU 130 130 12.000 MM KÜTÜK YARI MAMÜL STOK SAHASI HADDEHANE TAV FIRINI KALİTE KONTROL SOĞUK ŞARJ KÜTÜK SATIŞI HADDEHANE 30 / 36
TUFAL + SU SOĞUK SU SOĞUK HAVA 20 C REKÜPERATÖR BUHAR EKONOMİZÖRÜ SICAK SU EKONOMİZÖRÜ BACA ŞEKİL 2: HADDEHANE PROSES AKIŞ DİYAGRAMI YAKIT (DOĞAL GAZ) YAKMA HAVASI ~ 500 C SICAK BACA GAZI SU BUHAR SU SICAK SU ÇELİKHANE T=1.150 C TAV FIRINI KABA HADDE GRUBU STOK 130 x 130 mm 130 x 130 mm TUFAL TEMİZLEME YATIK/DİK HADDE SOĞUK SU SICAK SU BASINÇLI SU SU SOĞUTMA KULESİ SU KUYULARI ISI + BUHAR TUFAL ATIK GAZ TUFAL ÇÖKELTME HAVUZLARI HURDA ÇELİK UÇAR MAKAS ARA HADDE GRUBU UÇAR MAKAS HURDA ÇELİK SU SOĞUTMA KULELERİ ISI + BUHAR SICAK SU 1 2 3 31 / 36
BİLGİ TUFAL + SU SOĞUK SU 1 2 3 FİNİŞ HADDE GRUBU T= ~ 1.050 C Ø8-50 MM ÇUBUK T= ~ 650 C KONTROLLU SOĞUTMA START-STOP MAKAS 60 / 72 M BOY FİZİK LABARATUARI NUMUNE ALMA MAKAS BAŞI VE SONU (HURDA) KISA PARÇA AYIRMA FRENLEME SOĞUTMA PLATFORMU SOĞUK MAKAS PAKETLEME TESİSİ MAMUL STOK HOLÜ PAKET TARTIMI İHRACAT İÇ PİYASA Ø8-50 mm DÜZ VE NERVÜRLÜ ÇUBUK KISA MAMUL (İÇ PİYASA) ÇUBUK SAYMA PAKETLEME 32 / 36
33 / 36
34 / 36
35 / 36
36 / 36
37 / 36
38 / 36
39 / 36
40 / 36
41 / 36
42 / 36
43 / 36
44 / 36
45 / 36
46 / 36
47 / 36
48 / 36
49 / 36
50 / 36
51 / 36
52 / 36
53 / 36
54 / 36
55 / 36
56 / 36
57 / 36
58 / 36
59 / 36
60 / 36
61 / 36
62 / 36
63 / 36
Girdiler - Hammaddeler Ham Maddeler Metalik girdi: Hurda Dökme(pik) demir Sıcak Sıvı Metal (1) DRI (HBI) kg/t SÇ kg/t SÇ kg/t SÇ kg/t SÇ 039 1232 0 153 0 215 Kireç/dolomit (2) kg/t SÇ 25 140 Kömür (kok ve antrasit dahil) kg/t SÇ 3 28 grafit elektrotlar kg/t SÇ 2 6 Refrakter astar kg/t SÇ 4 60 Alaşımlar: Karbon çelikleri Yüksek alaşım çeliği ve paslanmaz çelik kg/t SÇ kg/t SÇ 11 40 23 363 64 / 36
Girdiler Gazlar Oksijen m3/t SÇ 5 65 Argon m3/t SÇ 0.3 1.45 Nitrojen m3/t SÇ 0.8 12 Buhar (3) kg/t SÇ 33 360 Elektrik Enerji kwh/t SÇ MJ/t SÇ 404 748 1454 2693 Yakıtlar (doğal gazlar ve sıvı yakıtlar) MJ/t SÇ 50 1500 Su Su m3/t SÇ 1 42.8 65 / 36
Çıktılar Ürünler Sıvı Çelik (SÇ) Kg 1000 Üretim Atıkları (atık/yan ürünler) Ocak cürufu kg/t SÇ 60 270 Pota cürufu kg/t SÇ 10 80 Tozlar kg/t SÇ 10 30 Atık refrakterler kg/t SÇ 1.6 22.8 Gürültü Gürültü db (A) 90 133 66 / 36
Çıktılar- Hava Emisyonları Hava emisyonları atık gaz akışı milyon Nm3 /s 1 2 Nm3/t SÇ 8 000 10 000 Toz g/t SÇ 4 300 mg/m3 0.35 52 Hg mg/t SÇ 2 200 Pb mg/t SÇ 75 2 850 Cr mg/t SÇ 12 2 800 Ni mg/t SÇ 3 2 000 Zn mg/t SÇ 200 24 000 Cd mg/t SÇ 1 148 Cu mg/t SÇ 11 510 HF mg/t SÇ 0.04 15 000 HCl mg/t SÇ 800 35 250 SO2 g/t SÇ 5 210 NOX g/t SÇ 13 460 CO g/t SÇ 50 4 500 CO2 kg/t SÇ 72 180 TOC g C/t SÇ 35 260 Benzol mg/t SÇ 30 4400 Klorür benzoller mg/t SÇ 0.2 12 PAH (4) mg/t SÇ 9 970 PCB (5) mg/t SÇ 0.01 5 67 / 36
(1) Sıcak metal yalnızca çok özel durumlar için kullanılır (yaklaşık 275 kg/t SÇ), böylece hurda miktarı azalır. (2) Normalde kireç kullanılmaktadır ancak birkaç durumda tek başına dolomit, veya dolomit - kireç kombinasyonu kullanılır. (örneğin; ağırlık oranı 63/37). (3) Buhar genelde EAO çelik üretiminda kullanılmaz. Vakum işlemi olan ikincil metalurji tesisleri buna istisnadır. (4) Tutarlı bir veritabanı bulunmamaktadır. Bazı sonuçlar toplam16 EPA PAH gösterir, diğerleri sadece bir kısmını. (5) Tutarlı bir veritabanı yoktur. Değerler farklı PCB seçimlerini göstermektedir. (iki tanesi yukarıda bahsedilen Ballschmiter PCB atıfta bulunmakta, üç tanesi WHO-TEQ ye atıfta bulunmaktadır ve ikisinin başka göstergesi yoktur). Not: Bazı ölçüm yöntemleri bir ülkeden diğerine veya bir tesisten diğerine oldukça ciddi farklılıklar gösterebilmektedir. Atılan tüm maddeler bütün tesislerde ölçülmemektedir. Ölçüm programları izin şartlarına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Veriler Elektrikli Ark Ocağı (EAO) çelikhane işletmecilerinden alınan bilgiler dahilinde oluşturulmuştur (karbon çeliği, alaşımlı çelik ve paslanmaz çelik) ve 37.4 Mt çelik üretimini temsil etmektedir. Bu oran 2004 yılında 11 farklı AB ülkesinde EAO da üretilen toplam çelik miktarının %50 sine yakındır. SÇ = Sıvı Çelik. Kaynak: [ 140, Eurofer 2009 ] [ 200, Komisyon 2001 ] [ 220, Eurofer 2008 ] [ 234, Polonya 2007 ] [ 367, Prüm et al. 2005 ] [ 371, Eurofer 2007 ] [ 372, Çek TWG üyesi 2008 ]. 68 / 36
EAO da kullanılan toplama sistemleri 69 / 36
Azaltım sonrası EAO prosesinden hava emisyon yoğunlukları Parametreler Torbalı filtre Elektrostatik toz tutucu (1) Birim Toz 0.35 3.4 1.8 mg/nm3 CO 88 256 mg/nm3 NOX 0.97 70 mg/nm3 SOX 8 17 mg/nm3 Metaller : Hg 0.016 0.019 <0.0003 mg/nm3 Toplam (Sb, Pb, Cr, CN, F, Cu, Mn, V, Se, Te, Ni, Co, Sn dahil) 0.006 0.022 0.01 0.07 mg/nm3 Cr (Cr (VI) hariç) 0.013 Mn 0.036 Ni 0.003 PAH <0.00001 <0.001 mg/nm3 PCDD/F 0.0015 0.1 (2) ng/nm3 HF 0.085 0.2 mg/nm3 HCl 3 5.4 mg/nm3 Cl2 <3 mg/nm3 (1) Tablodaki değerler paslanmaz çelik üreten bir Alman tesisinden alınmıştır. (2) Aralığın en yüksek değeri 1997 yılında alınan ölçümlere dayanır. Not: Değerler yıllık ortalama değerlerdir ve merkezi toz tutma sistemine dayanır. PAH benzol(a)piren ve dibenzol-(a,h)-antrasen içerir. Kaynak: [Plickert, Almanya demir çelik tesisleri performans değerleri, UBA, 2007] 70 / 36
Azaltım sonrası ikincil metalurji ile ingot döküm ve sürekli dökümden kaynaklanan emisyon değerleri Parametreler Pota metalurjisi birincil toz giderme (toz tutma) birimleri ingot döküm ve sürekli döküm (1) Vakum işlem ve oksijen üfleme birimi PM 0.6 1 0.5 4.1 13.2 Pb, Co, Ni, Se, Te 0.006 Sb, Cr, CN, F, Cu, Mn, V, Sn 0.01 0.01 0.03 (1) Yalnızca paslanmaz çelik üretimi için. Not: Değerler yıllık ortalama değerlerdir ve mg/nm3 cinsindendir. Kaynak: Plickert, Almanya daki demir ve çelik tesisleri performans değerleri, UBA, 2007. 71 / 36
EAO dan çıkan birincil atık gazın yanma-sonrası işlemi ve takiben hızlı soğutulması işlemi 72 / 36
PCDD/F lerin torbalı filtrelere ek olarak adsorban malzeme kullanılarak azaltılması Baca gazlarında özellikle PCDD/F gibi kalıcı organik kirleticileri azaltmak için toz kontrol sistemi öncesinde, egzoz çıkış oluğuna adsorban madde (örneğin aktif karbon, toz aktif linyit koku, ya da bunların kireç ile karıştırılmış bileşimi) katılabilir. Gerekli miktar adsorbanın türü ve boyutuna bağlıdır. Genellikle bu miktar 20 ile 150 mg/nm 3 aralığındadır. Toz aktif linyit koku boyutu tipik olarak 0 ile 0.4 mm arasındadır ve ortalama olarak 0.63 µm değerindedir. Öğütülmüş olduğu için ortalama büyüklüğü yaklaşık 24 µm değerindedir ve bu da daha düşük doz kullanılmasına yol açar. Kullanılan karbon içerikli adsorbanların ortalama tanecik boyutu yaklaşık 25 µm değerindedir. Adsorpsiyon işlemi üç adımda gerçekleşir; -adsorpsiyon maddesinin akışı ham gaz akışına çarptığı ilk adımda, -adsorban ile zenginleşmiş ham gaz filtreleme cihazına doğru ilerlediği ikinci adımda, -ve özellikle torbalı filtrelerin kullanılması durumunda, gaz evresi filtre ortamının adsorban ile zenginleştirilmiş toz kaplama yüzeyini geçerken üçüncü adımda. 73 / 36
Ham madde taşıma EAO: hurda şarjı EAO: ergitme ve arıtma EAO: çelik ve cüruf döküm EAO: fırın ve pota astarlama tamirleri Alaşımlama Pota işlemi Potadan potaya aktarma ve karbon verme Gaz giderme Karbonsuzlaştır ma Elektrocüruf eritme Vakum indüksiyon ergitme İndüksiyon ergitme Ferro- alaşım tozları Sürekli döküm İngot dökümü Yüzey kusuru giderme Cüruf işleme Pota dibi yakma * KAYNAKLAR SALINIMLAR SO 2 H H H H H H NOx H H H H CO2 H H H H H H H CO H H H H H H HCl H HF H H H H2S H NH3 Demirin oksitleri H s H H H H t H H H H t H H st H t H st st H k Alkali metaller st H K Toprak alkali metaller st H K Metal oksit parçacıklar H s H st H t H st st H k Metalik olmayan parçacıklar H s st Metalik demir H t H st İnorganik florürler H t H Hidrojen siyanür H T H Kadmiyum ve kadmiyum oksit S H H St H t Çinko, kurşun ve oksitleri s H H st H t H st H t H st H t Diğer metaller ve oksitleri H s H H H H H stt H T H Hst H st H T Fosfor bileşikleri H Sülfür st Diğer inorganik H S kimyasallar H H H t HT H Yağlar ve makine yağları s s Cüruf T T Ht T HT t T T T T T T Tt Atık çamur st Refrakter atık H s HT t T T T T T T T PCDD/F H H PAH ve PCB H UOB ler H Not:*Sakal giderme: ocağın iç yüzeyine katılaşarak yapışmış kalıntıların eritilerek temzilenmesi prosesi. Bileşiğe ayrıca atıfta bulunmadığı sürece, maddeler bileşiklerini de 74 / 36
MET s-114 75 / 36