skip to Main Content

بازیابی غبار کوره های قوس الکتریکی (EAF)

متاسفانه اغلب کارخانه های تولید فولاد در کشور با معضل تولید و دپوی حجم عظیمی از غبار کوره قوس الکتریکی مواجه هستند که نه می توانند آن را در طبیعت به حال خود رها کنند و نه روش استفاده ای برای آن پیش بینی کرده اند. دریغ از اینکه روش های متنوع و جالبی برای استفاده مجدد از این غبار پیشنهاد شده است که به حق قابل بررسی هستند. در این مقاله با بررسی این غبار روش های ممکن بازیابی آن مورد بررسی قرار میگیرد.

اساسا غبار کوره قوس الکتریک یکی از ضایعات پرخطر در اکثر کشورهای صنعتی جهان به شمار می رود. این غبار در طی فرآیند تولید فولاد مذاب از قراضه و آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریک تولید می گردد. در حال حاضر از مجموع ظرفیت تولید فولاد در ایران، ۶۰ درصد آن از طریق فولادسازی با کورههای قوس الکتریکی و با استفاده از آهن اسفنجی است که منتج به تولید حداقل ۶۰,۰۰۰ تن غبار از کورههای قوس الکتریک میگردد. براساس برنامه توسعه صنعت فولاد، پیش بینی می شود مقدار غبار کوره های قوس الکتریکی به بیش از ۱۰۰,۰۰۰ تن در سال برسد.

منابع تولید غبار کوره قوس الکتریکی

در طی مرحله شارژ کردن مواد به کوره، غبارها به صورت ذرات ریز و مواد فرار توسط جریان تلاطمی و گرما آزاد می شوند. متعاقبا به علت دمای کاری بالای کوره (بالاتر از۱۶۰۰ درجه) در فرایند ذوب و تصفیه، مواد ریز و فرار بیشتری تولید میشود. عناصر فرار نیز مانند روی، سرب و کادمیم که از طریق شارژ وارد کوره شده اند، عموما در مراحل اولیه تبخیر شده و سرانجام تمامی آنها وارد فاز بخار می شوند. عناصر دیگری نیز مانند آهن، کروم، نیکل و منگنز عموما در طول فرآیند تصفیه، اکسید شده و به شکل ذره وارد غبار میشوند. همچنین در انتها ذرات ریز دیگری نیز در طی مرحله تخلیه و بارگیری بسیار متغیر است و نه تنها وابسته به قراضه EAF وارد مخلوط غبار کوره خواهند شد.

ترکیب شیمیایی غبار مورد استفاده و نوع فولاد تولیدی است بلکه وابسته به شرایط کاری و فرآیندها نیز می باشد. از آنجایی که نسبت قراضه فولاد گالوانیزه مورد استفاده در حال افزایش است، ترکیبات شیمیایی روی و سرب نیز در غبار رو به افزایش است. علاوه بر روی، غبار شامل مقادیر قابل توجهی آهن و مقادیر کمتری سرب، منگنز، کلسیم، سدیم و پتاسیم و همچنین مقادیری جزئی از دیگر عناصر مانند کادمیم، کروم، نیکل، مس، منیزیم، سیلیکون و کلر است.

بازیافت فلزات با ارزش  به دلیل ترکیب شیمیایی غبار EAF و حضور عناصر با ارزشی مانند روی در آن، این «ماده واند» به عنوان ماده اولیه جهت استخراج روی و یا دیگر عناصر به شمار رود. فرآیندهای هیدرومتالورژی و پیرو متالورژی جهت استخراج فلزات غیرآهنی مانند روی به کار می روند و عمدتا مواد باقیمانده از این فرآیندها، غنی از آهن بوده و به چرخه تولید فولاد می تواند بازگردانده شود. فرآیندهای پیرومتالورژی جهت بازیافت غبار EAF  تا حدی پیشرفتi تر از فرآیندهای هیدرومتالورژی هستند.

جدول ۱- نمونه نتایج آنالیز شیمیایی نمونه های غبارEAF شرکت گروه ملی صنعتی فولاد ایران.

جدول ۲ – فازهای کریستالی موجود در نمونه های غبار شرکت گروه ملی صنعتی فولاد ایران.

کاربردها و روش های ممکن برای بازیابی غبار کوره قوس الکتریکی

صنایع آسفالت سیمان و بتن

استفاده از غبار در صنایع آسفالت، سیمان و بتن  توسط برخی از محققین اثر افزودن غبار EAF به سیمان آسفالت مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات نشان می دهد برابر با مقدار غبار EAF افزوده شده به سیمان آسفالت، در هزینه های تولید سیمان آسفالت صرفه جویی میگردد، این صرفه جویی متناسب با درصد غبار EAF  به کار رفته در سیمان آسفالت می باشد. همچنین نتایج حاکی از افزایش سیلان پذیری مخلوط آسفالت، افزایش استیفنس و کاهش میزان حفرات هوا در آسفالت با افزایش درصد غبار EAF تا درصدی مشخص است.

در تحقیق دیگری امکان استفاده از غبار EAF در ساخت بتن مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده گردیده غبارEAF به عنوان عاملی مفید و مؤثر در تأخیر زمان گیرش بتن به شمار می رود و کلیه اثرات غبارEAF  بر خواص بتن مثبت می باشد. افزودن غبار EAF باعث ایجاد تأخیری قابل توجه در زمان گیرش نمونه های بتنی شده و استحکام فشاری آنها نیز افزایش می یابد.

صنایع سرامیک و لعاب

استفاده از غبار در صنایع سرامیک، شیشه و لعاب  نتایج آزمون های انجام شده نشان می دهد افزودن ۲۰ درصد وزنی غبار EAF به خاک رس باعث افزایش کارپذیری خاک رس های با پلاستیسیته بالا می گردد. آجرهای تولید شده خصوصیات ماکروسکوپی عالی داشته و از لحاظ شیمیایی کاملا پایداربوده و نتایج نشان می دهد افزودن ۷.۵ تا ۱۵ درصد وزنی غبار به نمونه ها باعث بهبود خواص می گردد.

شیشه سازی تزئینی

با توجه به میزان عنصر روی در ترکیب شیمیایی غبار EAF، ممکن است به دلیل مقادیر بسیار کم روی استخراج آن اقتصادی نباشد، در این موارد یکی از روشهای مناسب جهت بازیافت غبار، شیشه سازی است. این روش علاوه بر آنکه روشی مناسب جهت تثبیت غبار است بلکه روشی برای تولید مواد

شیشه ای و یا شیشه  سرامیک نیز میباشد که می تواند کاربردهای زینتی یا ساختمانی داشته باشد. همچنین به دلیل نوع ترکیب شیمیایی غبار EAF می توان از آن در ساخت لعاب های سرامیکی زینتی نیز استفاده نمود. سرب موجود در غبار باعث افزایش میزان سیلان لعاب می گردد که خصوصیتی بسیار مطلوب برای آن محسوب می شود. غبار EAF جایگزین مناسبی برای اکسید روی و اکسید آهن به لحاظ بهبود سیلان لعاب و رنگ آن میباشد.

پوشش دهی آهن اسفنجی

استفاده از غبار جهت پوشش دهی آهن اسفنجی  در عملیات های پوشش دهی آهن اسفنجی، هدف کاهش یا حذف تخلخل سطحی به وسیله نفوذ پوشش به داخل خلل و فرج آهن اسفنجی و جلوگیری از نفوذ اکسیژن به داخل آن است. در این رابطه جهت پسیوسازی DRI از مخلوط های مختلف دولومیت، بنتونیت، آهک و غبار EAF استفاده شده و خواص پوشش های با مخلوط مواد مختلف مقایسه شده اند. نتایج نشان داده است پوشش دولومیت-غبارEAF نسبت به سایر پوشش ها یکنواخت تر بوده و تراکم بیشتری داشته و تا حد زیادی غیر متخلخل و همچنین دارای ضخامت بیشتری است، بطوریکه باعث مقاومت بیشتر DRI در برابر اکسیداسیون گردیده است.

صنعت کشاورزی

اغلب محصولات زراعی و باغی حساس نسبت به کمبود آهن که در خاکهای قلیایی در ایران کشت میشوند، ازکمبود آهن رنج میبرند. این گیاهان نسبت به کود معدنی آهن، واکنش مناسبی از خود نشان نمی دهند، بنابراین از روش های مهم درمان عارضه کلروز آهن، استفاده از کودهای مختلفی که حاوی آهن و مواد اصلاحی می باشند، است. نتایج تحقیقات انجام شده حاکی از تأثیر مثبت کود آهن حاصل از غبار کوره قوس الکتریک جهت رفع عارضه کلروز آهن می باشد.

مراجع

  • مقاله «مشخصه یابی غبار کوره قوس الکتریکی با نسبتهای مختلف مصرف قراضه به آهن اسفنجی و ارائه روش اقتصادی جهت بازیافت آن» به قلم مهدی علیزاده؛ چاپ شده در سمپوزیم فولاد ۹۳

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.

This Post Has One Comment

پاسخی بگذارید

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

سه × 1 =

Back To Top
×بستن جستجو
جستجو