skip to Main Content

بازیابی سرباره کوره قوس الکتریک در فولاد سازی

با توجه به افزایش تولید فولاد و به دنبال آن افزایش تولید سرباره به عنوان محصول فرعی فولاد سازی و نیز محدودیت مکان جهت انباشته کردن آن و نیز وجود عناصر فلزی در سرباره، استفاده از سرباره در زمینه‌های مختلف ضروری می باشد. یک راه استفاده از سرباره جداسازی ترکیبات موجود در آن به طوری است که بتوان از مواد جدا شده و مواد باقیمانده بیشترین استفاده را کرد. در این مقاله بیشتر به موضوع بازیابی سرباره کوره قوس الکتریک پرداخت خواهد شد.

شرح موضوع

امروزه با افزایش تولید فولاد در دنیا، تولید سرباره نیز به عنوان محصول فرعی فولادسازی افزایش یافته است. از طرف دیگر سرباره ها بسته به روش تولید، حاوی عناصر فلزی و ترکیبات مختلف می باشند. بازیابی فلزات از سرباره ها و بهره برداری از آنها هم برای  منابع فلزی و هم برای محافظت از محیط زیست مهم می باشد. از این رو یافتن روشی به منظور بازیابی سرباره کوره قوس الکتریک و عناصر فلزی به خصوص آهن و استفاده مجدد از آنها در فولادسازی یا صنایع دیگر ضروری میباشد. به دلیل استفاده از دمش اکسیژن در کوره قوس الکتریکی و مصرف آهن اسفنجی، سرباره نیز شامل درصد زیادی آهن میباشد. با توجه به مشکلات دفع سرباره، یافتن راه حلی برای استفاده از سرباره اهمیت پیدا می کند.از طرفی مشخصات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی سرباره کوره قوس الکتریکی با شارژ آهن اسفنجی با سرباره کوره بلند تفاوت‌های اساسی دارد.

یافتن روشی برای استفاده مجدد از سرباره می‌تواند از لحاظ زیست محیطی و جلوگیری از هدر رفتن انرژی و مواد اولیه حائز اهمیت باشد. مطالعات انجام شده در بازیافت پسماندهای جامد نشان می‌دهد که به ازای هر تن فولاد تولیدی ۴۲۰ کیلوگرم پسماند جامد شامل سرباره کوره بلند، سرباره فولاد سازی، غبار، لجن، پوسته های نورد، نسوز های مصرف شده و … تولید می‌شوند.سرباره ها در واقع منبع ثانویه فلزات هستند. روش مرسوم در سرباره ها انباشته کردن است. می‌توان از سرباره های انباشته شده در زمینه های مختلف مانند تولید سیمان، ساخت جاده و مهندسی عمران، تولید کود، اصلاح خاک و فیلتراسیون آب و تولید آهن فلزی و ترکیبات آهن دار استفاده کرد.

در مرحله اول تولید فولاد، سرباره درون کوره تولید می شود و به علت سبک تر بودن از مواد مذاب آهن یا فولاد روی آن شناور می ماند. زمانی که دمای مذاب آهن یا فولاد به حد مورد نظر رسید، سرباره از روی آن به خارج هدایت می گردد و سپس مذاب آهن یا فولاد تخلیه می شود.

مرور تحقیقات گذشته

در سالهای اخیر توجه زیادی به سرباره شده است و تحقیقاتی نیز در زمینه بازیابی عناصر مطلوب از سرباره مانند آهن و فسفر انجام شده است که بیشتر آنها بازیابی عناصر فیزیکی و حرارتی بررسی کرده اند. در تحقیقی در سال ۲۰۰۱، از سرباره که حاوی ۱۲ درصد آهن بود به منظور بازیابی حرارتی آهن استفاده شد؛ بدین ترتیب که در بوته های آزمایش مقداری سرباره آسیا شده و کربن آن با یکدیگر مخلوط شده و سپس در کوره در زمان های مشخص و متفاوتی تا بیش از ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده شدند. سپس نمونه ها سرد شدند. مخلوط بدست آمده شامل دو فاز سرباره و فلز بود که فاز فلزی به صورت گلوله هایی از آلیاژ Fe-C می باشد.با آنالیز فاز فلزی، درصد بازیابی آهن به این روش بیش از ۹۰ درصد محاسبه شد.

همچنین در تحقیق دیگری در سال ۲۰۰۶ تاثیر جدایش مغناطیسی بر سرباره فولاد سازی مطالعه شد. در این روش از سرباره فولاد سازی که با آسیاب کردن خرد شده و به دانه بندی مشخصی رسیده بود، استفاده شد. سپس در دستگاه جداکننده مغناطیسی ریخته شد. در این دستگاه در اثر ایجاد میدان مغناطیسی، فازهای مغناطیس از غیر مغناطیس جدا شد. با آنالیز نمونه‌های مغناطیس جدا شده، مشاهده شد که به مقدار زیادی شامل فاز Fe3O4 و مقداری کمی فاز FeO می باشد در حالی که در نمونه های غیر مغناطیسی فاز Fe3O4 دیده نشد.

خواص سرباره های کوره قوس الکتریکی وابسته به نوع شارژ(قراضه/آهن اسفنجی)  و نسبت این دو می باشد.بازیسیته این نوع سرباره ۱.۷ -۲، دانسیته ظاهری ۱.۴-۱.۸ g/cm3 و دانسیته حقیقی ۳.۲-۳.۶ g/cm3  است که نشان دهنده ی حدود ۵۰ درصد تخلخل باز و بسته در سرباره منجمد شده میباشد. از سایر خواص سرباره کوره قوس الکتریکی می توان به استحکام فشاری ۱۲۰-۱۸۰ MPa اشاره نمود که برای استفاده به عنوان سنگ در صنعت راه و ساختمان، در حد قابل قبولی است.

اجزای اصلی در سرباره فولاد CaO، Fe، SiO2، MgO و MnO می باشند.  ترکیب معدنی و اندازه ذرات کانی با ترکیب شیمیایی و روش سرد کردن تفاوت می‌کنند.

کاربرد سرباره کوره قوس الکتریک

کاربرد سرباره در صنعت به دو بخش تقسیم میشود: کاربرد مستقیم سرباره فولاد در فرآیند تولید آهن و فولاد و دیگری بازیابی فلزات از سرباره فولاد و کاربرد سرباره باقی‌مانده خارج از فرآیند تولید آهن و فولاد. ۵۰-۹۰% از سرباره  فولاد برای بازیابی فلز استفاده می شود و سپس در خارج از فرآیند تولید آهن و فولاد مصرف می‌شود. حدود ۸۵ الی ۱۰۰ درصد از تولید سالانه سرباره فولاد هم اکنون در دنیا مصرف می شود. امید که شرکت های ایرانی نیز برای بازیابی بیشتر سرباره کارخانه های خود اقدامات جدی‌تری انجام دهند تا علاوه بر حفظ محیط زیست از عوارض ناشی از انباشته سازی درباره، سود بیشتری کسب کنند.

مراجع

مقاله با عنوان “بررسی احیا و بازیافت حرارتی اکسیدهای آهن موجود در سرباره کوره قوس الکتریکی مجتمع فولاد مبارکه” به قلم آقای امیرمسعود طاهری چاپ شده در سمپوزیم فولاد ۸۸

محمد طلائی زاده

دانشجوی دکتری مهندسی مواد در دانشگاه تهران. بنیان‌گذار متک هستم و علاقه‌مندم تا فعالیت‌های مرتبط با رشته مواد را در ایران گسترش دهم.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

20 − هفده =

Back To Top
×بستن جستجو
جستجو