Elektrik ark ocaklı demir çelik tesisleri için met kılavuzu

4.2Havaya emisyonlar

Birincil ve ikincil emisyonlar ve arıtımları

EAO’nın birincil ve ikincil emsiyonlardan topladığı atık gazlarda toz, ağır metal, azot, kükürt oksit ve organik maddeler (örneğin; UOB, klorürbenzoller, PCB, PAH ve PCDD/F) bulunur. Organik madde emisyonları hurda kalitesine bağlıdır. Bazı hurdalar boya, yağ ve diğer organik maddeler içermektedir.

İkincil emisyonlarla ilgili yeteri kadar bilgi yoktur. EAO şarj sırasında genelde 0.3 – 1 kg toz/t SÇ ve döküm alma sırasında ise 0.2 – 0.3 kg toz/t SÇ ortaya çıkar (azaltım öncesi emisyonlar). EAO çalışırken duman kaçaklarından çıkan toz emisyon faktörleri 0.5 ve 2 kg toz/t SÇ arasında rapor edilmiştir.

Yukarıda bahsedilen üç kaynağın (hammadde şarjı, döküm alma ve duman kaçakları) toplam emisyon faktörleri azaltım öncesi 1.4 ila 3 kg toz/t SÇ’dir. Bu durum birincil emisyonların, ikincil emisyonlardan on kat daha yüksek olduğunu teyit etmektedir.

Genel olarak farklı atık gazların arıtması aynı cihaz tarafından yapılmakta ve çoğunlukla torbalı filtre kullanılmaktadır. (ör; birincil ve ikincil emisyonlar). Yalnızca çok nadir durumlarda ESP ve ıslak tipte temizleme sistemleri uygulanmaktadır.

Tablo 3.2 EAO prosesinden ESP veya torbalı filtre kullanarak azaltım sonrası havaya yayılan emisyon konsantrasyon örnekleri

Tablo 3.2: 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
	Hg	0.016 – 0.019	<0.0003	mg/Nm3
Metaller:	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] [Wiesenberger, Demir Çelik üretimi BREF’i gözden geçirilmesi, UBA, 2007,].

Toz

Atık gazlar toz tutma öncesi, karbon çeliği veya düşük alaşımlı çelik üretiminde, 10 – 30 kg toz/t sıvı çelik yüksek alaşımlı çelik için ise, 10 – 18 kg toz/t sıvı çelik içermektedir. Paslanmaz çelik üretilen EAO’larda maksimum toz değeri 30 kg toz/t. AOD (Argonlu Oksijenli Karbonsuzlaştırma) gibi bir iyileştirme süreciyle, EAO ve AOD’deki atık gazların miktarı 10 – 46 kg/t sıvı alaşımlı çeliktir. Tozların kompozisyonu, torbalı filtrelerde veya elektrostatik toz tutucularda (ESP) toplanmış tozların analizinden görülebilmektedir. Ağır metallerin çoğu ayrılmış tozlar ile birlikte atık gazlardan alınmaktadır. Bu ağır metaller, gaz fazında olduğu için, civa gibi, ESP veya filtrasyon ile bertaraf edilememektedir.

Azaltım sonrasında ortaya çıkan toz emisyon faktörlerinin aralığı Tablo 3.1.a ve 3.1.b’de görülmektedir. Tozun yaklaşık %96’sı PM10’a aittir. Aralık (üç büyüklük sırası), toplama ve azaltım verimliliğindeki büyük farklılığı gösterecek derecede, oldukça geniştir. Konsantrasyon şartları bakımından birçok tesisin emisyonları 0.5 – 50 mg toz/Nm³ civarındadır (Kurulumların geneli bu aralığın en altındadır).. Normal olarak bu emisyon faktörleri veya emisyon konsantrasyonu, ikincil toz emisyonunu da kapsamaktadır çünkü birincil ve ikincil emisyonlar sıklıkla, aynı donanım içerisinde arıtılmaktadır.

Ağır Metaller

Tablo 3.1.a ve 3.1.b’deki bazı emisyonlar geniş aralıkta yer almaktadır. Yüksek değerlerin çevresel etkileri yüksektir. Çinko, en yüksek emisyon faktörüne sahip metaldir. Krom ve nikel emisyonları paslanmaz çelik üretiminde daha yüksek değerlere sahiptir. Kromun bir kısmı altı değerlikli krom olarak oluşabilir. Solunumla kansere yol açabildiğinden ayrı bir önem verilmelidir.

AB’de, üç EAO tesisinde de arsenik emisyon faktörleri 0.025 ve14 g/t arasında ölçülmüştür.

Cıva emisyonları hurda kalitesine/bileşimine bağlı olarak şarjdan şarja ciddi oranda değişebilmektedir. Sektördeki civa emisyonlarının, 6 Temmuz 2011 tarih ve 27986 sayılı Resmi Gazete’de yayınlanan Ömrünü Tamamlamış Araçlar Tebliği, 22 Mayıs 2012 tarih ve 28300 sayılı Resmi Gazete’de yayınlanan Atık Elektrikli ve Elektronik Eşyaların Kontrolü Yönetmeliği , ve 30 Mart 2010 tarih ve 27537 sayılı Resmi Gazete’de yayınlanan Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği gibi yürürlükteki mevzuatın tam anlamıyla uygulanması sayesinde kademeli olarak azalması beklenmektedir. Ancak, Cıva ESD’lerinin aşıldığı durumlar gözlemlenmektedir, bu da, hurda kaynaklarında hala cıva içeren bileşiklerin mevcut olduğunu ve civa içerikliklerinin hurda değirmenlerinde her zaman ayrıştırılamadığını göstermektedir. Satın alınan hurdada civa miktarını azaltma çabalarına rağmen, yerli ve ithal hurda için hemen hemen aynı değere sahip, yıllık bazda gözlemlenen, cıva emisyon faktörleri 170 mg/t sıvı çeliktir.

Kükürt ve azot oksitler

Kömür ve yağ girdilerinin miktarına bağlı olan kükürt dioksit emisyonları yüksek miktarda değildir. Azot oksit emsiyonları da (NOX) çok önemli değildir.

Diğer inorganik kirleticiler

Daha önceden inorganik kirleticilerin başında flor, klor ve diğer organik kirleticilerin salınımından bahsedilmiş, ancak bunlarla ilgili başka bilgi verilmemiştir.

Uçucu Organik Bileşikler (UOB)

UOB emisyonları, ocağa şarj edilen ham maddeye yapışan organik maddeler sonucu oluşabilmektedir (örneğin; solventler, boyalar). Doğal kömürün (antrasit) kullanılması durumunda, benzol gibi bileşikler yanmadan önce gazsızlaşabilir.

Poly Aromatik Hidrokarbonlar (PAH)

PAH için emisyon faktörleri de yüksektir (9 – 970 mg/t sıvı çelik– bakınız Tablo 3.1.a) fakat kaydedilen ölçüm sayısı fazla değildir. PAH hurda girdisi içerisinde mevcuttur ve ayrıca elektrik ark ocağının çalışması esnasında oluşabilir. Filtre tozlarında yüksek oranda PAH bulunmasına yönelik beklentiler, (ayrıca atık gaz sıcaklığına da bağlıdır) Lüksemburg’da yapılan araştırmalarla teyit edilememiştir. Bu araştırmalarda PAH emisyonları toz emisyonunu günlük ortalama değer olan 5 mg/Nm³ ten aşağı düşüren torbalı filtre kullanımı öncesi ve sonrasında değişmemiştir. PAH profili, naftalin, asenaften ve antrasen gibi çok daha uçucu iki veya üç halka PAH’tan oluşmaktadır.

Kalıcı Organik Kirleticiler (KOK’lar )

1990’lardan bu yana KOK’lara artan şekilde önem atfedilmektedir. Analitik sonuçlar yalnızca sınırlı sayıda bileşikler için mevcuttur. Klorobenzen, PCB ve PCDD/F gibi organik klorür bileşiklerin ölçümü yapılmıştır.

PCDD/F ve WHO-12 PCB konsantrasyonları ile WHO-12 PCB’den yaklaşık 16.5 kat fazla olan PCDD/F’nin I-TEQ’su arasında güçlü bir korelasyon vardır. Bu da, PCB ve PCDD/F oluşumlarının arasında bir bağ olduğunu göstermektedir.

Klörür benzoller birçok EAO’nun çalışması sırasında belirlenmiştir. (0.2 – 12 mg/t SÇ – bakınız Tablo 3.1.a). EAO tesisinin birinden alınan ölçümlerde atık gaz emisyonlarında hekza klorür benzollere rastlanmıştır.

Poliklorürlü Bifeniller (PCB)

Poliklorürlü bifeniller (PCB) 209 aynı türden oluşan klorlu yarı uçucu organik bileşikler sınıfındandır. ‘dioksin benzeri’ davranan bir grup 12 PCB, Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından belirlenmiştir. WHO-12 I-TEQ’ye temel katkı veren PCB 126’dir.

Diğer bulunan aynı türden PCB’ler, altı türdeş (konjener) Ballschmiter olarak bilinen PCB 28, 52, 101, 138, 153 180’dir. İki set PCB belirlemenin toksikolojik nedeni farklıdır. Yaklaşık olarak toplam PCB (209) elde etmek için kullanılan ortak yaklaşım, 6 Ballschmiter/DIN PCB toplamını beşle çarpmaktır.

Bazı EAO’larda PCB emisyonuna rastlanmış ve ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu ölçümler, farklı türdeşlerin belirlendiğini göstermektedir.

Değerler, en düşük 0.01 mg/t sıvı çelikve en yüksek 5 mg/t sıvı çelik olarak rapor edilmiştir. Bunun yanı sıra, atık gaz donanımı ile ve/veya proses sırasında novo sentezle PCB’nin oluşup oluşmayacağı bilinmemektedir. Bu belirsizlikler, EAO atık gazlardaki PCB’nin oluşumu ve ayrışımı için genel bir sonuca varılamayacağını göstermektedir.

Hurda girdisinde bulunan PCB yüksek ölçüm sonuçlarının ana kaynağıdır.Ömrü geçmiş elektrikli aletler yönetmeliği gibi düzenlemelerin, PCB içeren parçaların girdisini engellemeye büyük yardımı dokunmaktadır. PCB, özellikle içerisinde küçük kapasitör içeren çamaşır makinesi, saç kurutma makinesi, mutfak davlumbazları, yağ brülörleri, flüoresan lambalar gibi ve ana PCB girdisi olan kırpıntı hurdadan gelmektedir. Bir araştırma sonucuna göre, PCB’ler uygulamada torbalı filtrelerde azaltılmamaktadır. İsveç’te yapılan bir araştırma sonucuna göre, dioksin benzeri PCB ve PCDD/F arasında korelasyon görülmüştür. Ancak aynı çalışma sonucu, WHO-Toksik Eşdeğer Miktarı bakımından PCDD/F emisyonunun PCB emisyonundan çok daha önemsiz olduğunu göstermiştir.

Genel olarak şu sonuca varılabilir; tipik atık gaz temizleme sistemleri (örneğin; filtreler, ESP, yıkayıcılar), PCDD/F emisyonlarından kurtulmada PCB’den çok daha etkindir. Bileşiğe özel farklılıklar da üç türdeş bileşik grubunun arasındaki uçuculuk farklılığından kaynaklanmaktadır. Etkinlikleri arasındaki farklılıklar da aynı şekilde toz giderme verimliliği, gaz sıcaklığı ve tozun adsorpsiyon özelliklerine göre değişkenlik göstermektedir.

Poliklorürlü Dibenzo-p Dioksinler ve Furanlar (PCDD/F)

Boya veya yağ içeren (ör; kesme yağı) hurdanın ısıl işlemi sırasında PVC (polivinil klor) veya diğer organik maddeler, PCDD/F açığa çıkar veya atık gazın arıtılması sırasında üretilir ve ocak dumanlarıyla atmosfere salınır. Bu emisyonlar özellikle EAO’da, hurdanın erimeye başlaması sırasında yani sıcaklık henüz düşükken oldukça büyük önem teşkil eder. Ardından gerçekleştirilecek prosesin izleyen aşamaları sırasında sıcaklık PCDD/F’yi yok edecek kadar yüksek olsa bile, ilk aşamada ortaya çıkan PCDD/F prosesin geriye kalan kısmında oluşacak miktarı etkileyecektir.

Ayrıca PCDD/F, şarj esnasında bulunan organoklor bileşiklerinin düşük sıcaklıklarda (250 – 500 °C) yanması sırasında, novo sentezle ve bazı metallerin katolizör etkisi ile, metallerle katalize olarak (örneğin; Cu ve çok daha nadir olarak Fe) oluşabilmektedir. Bulgular, atık gazdaki PCDD/F konsantrasyonunu belirlemede sıcaklık profilinin ortalama sıcaklıktan çok daha önemli olduğunu göstermektedir. PCDD/F ile ilgili olarak 0.04 – 6 µg I-TEQ/t SÇ arasındaki emisyon faktörlerini gösteren birçok ölçüm mevcuttur (bakınız Tablo 3.1.a). 0.02 ila 9.2 ng I-TEQ/Nm3 arasındaki konsantrasyonlar ölçülmüştür.

PCDD/F normalde NATO/CCMS 1988’e göre, Uluslararası Toksisite Eşdeğerliği (I-TEQ) olarak ifade edilmektedir. Bu durum mevcut mevzuat ve asıl izinler için de geçerlidir. Belçika Valon Bölgesinde bulunan IS tesisler için revize edilmiş EKÖK izinleri, PCDD/F ve ‘dioksin benzeri’ PCB için WHOTEQ’le formüle edilmiş ve ayrıca toplam PCB için spesifik sınır değer, 6 Ballschmiter/DIN PCB (kütle konsantrasyon) toplanın 5’le çarpılmasıyla hesaplanmıştır.

Dünya Sağlık Örgütü 1998 yılında, PCDD/F (WHO-TEQ) için yeni toksisite eşdeğerliği ortaya koymuştur. Bu değerlendirmeye entegre olanlar 12 dioksin benzeri PCB’dir. 2005 yılında, yeniden değerlendirilmiş toksisite eşdeğerliği(WHO 2005-TEQ) sunulmuş ve Dünya Sağlık Örgütü tarafından kabul edilmiştir.

WHO 2005-TEQ olarak ifade edilen PCB içeren toplam PCDD/F seviyesi, I-TEQ olarak ifade edilen PCDD/F’den %11 daha düşük ve % 21 daha yüksek şeklinde değişkenlik göstermektedir. WHO 2005-TEQ olarak ifade edilen PCB içeren toplam PCDD/F seviyesi, I-TEQ olarak ifade edilen PCDD/F’ye kıyasla bütün sunulan ölçümlerin ortalaması %2 daha düşüktür.

PCB içeren toplam PCDD/F seviyesi, WHO 2005-TEQ olarak ifade edildiğinde, WHO 1998-TEQ’ya nazaran %12 – 24 daha düşüktür.

Eurofer tarafından verilen bilgiye göre, paslanmaz çelik üretimindeki dioksin emisyonları karbon çelik üretimindekinden çok daha düşüktür. Ancak bu veri yalnızca birkaç tesiste doğrulanabilmiştir.

Tablo 3.3 İsveç EAO çelik tesislerinde 2005 yılındaki üretimden PCDD/F ve PCB emisyonlarının spesifik ve yıllık değerlerini göstermektedir. Rapor edilen değerler TEQ’ya göre, PCDD/PCDF ve dioksin benzeri PCB için de geçerli Dünya Sağlık Örgütü tarafından hazırlanan en güncel ölçüm şeması kullanılarak hazırlanmıştır. Dioksin benzeri PCB katılım aralığı %10 – 20 civarındadır. Bazı toksik türdeşler (konjenerler) tayin sınırının altında çıktığında TEQ zaman aralığı olarak belirtilmiştir.

Tablo 3.3: İsveç EAO çelik tesislerinde PCDD/F ve PCB’den havaya yayılan spesifik ve yıllık emisyon değerleri

Tesis	PCDD/F (μg TEQ/t SÇ)	PCDD/F (g TEQ/yr)	PCB (μg TEQ/t SÇ)	PCB (g TEQ/yr)
A	0.67	0.29	0.22	0.096
B	0.41	0.025	0.04	0.002
C	0.091	0.008	0.015	0.0013
D	0.080	0.015	0.02	0.0034
E	3.7	1.8	0.42	0.21
F	0.056	0.015	0.012	0.0032
G	2.4	1.0	0.28	0.12
H	0.17	0.003	0.56	0.01
Not: SÇ = Sıvı çelik. Kaynak: [ 370, Öberg 2007 ].

İkincil metalurji ve sürekli döküm proseslerinden kaynaklanan emisyonlar

İkincil metalurji emisyonları (temel olarak toz emisyonları) ve sürekli döküm prosesleri ile ilgili bilgiler yetersizdir. Raporlar yedi AOD/VOD arıtma sistemine ilişkin toz emisyon faktörünün 6 ila 15 kg toz/t SÇ arasında olduğunu ve en düşük değer olarak 1.35 kg toz/t SÇ elde edildiğini belirtmiştir. Bu yedi tesis elektrik ark ocağı toz tutma tesisinin haricinde ilave toz tutma tesisine sahiptir. Tablo 3.1.a’de belirtilen emsiyon faktörleri ikincil çelik üretimi emisyonlarını da içermektedir.

İkincil metalurjiden toplanan atık gazların arıtılması aynı cihazda yapılmakta ve çoğunlukla birincil ve ikincil emisyonlar için büyük filtreli torbalar kullanılmaktadır. Tablo 3.4 azaltım sonrası ikincil metalurjinin farklı kısımlarındaki bazı emisyon yoğunluk değerlerini göstermektedir.

Tablo 3.4: 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.

Hurdanın ön ısıtılmasından kaynaklanan emisyonları

Hurda ön ısıtması, hurda üzerinde olası organik maddeler olması durumunda ve bunların uygun olmayan şartlarda ön ısıtma gerçekleştiğinde yanmasıyla önemli ölçüde organik kirleticilerin oluşumuna neden olmaktadır. Bu durum organik uçucu bileşiklerin (UOB) ve PCDD/F emisyonlarının artışına sebep olur. Böyle bir durumda, atık gazları sonradan yakma gibi başka işlemlere ihtiyacı olabilir.

Cüruf proses emisyonları

Cüruf EAO’da cüruf potasında toplandığında katılaşması için dışarıdaki cüruf havuzuna dökülmelidir. Dışarıda cürufun soğutulması için su fıskiyeleri kullanılabilir ve işlemin sonucunda toz emisyonu olabilir. Bu dumanlar cüruf serbest CaO içeriyorsa yüksek oranda alkali olabilir. Çok sık rastlanan bir durumdur. Dumanlardan gelen alkali tortular yakın çevrede sorunlara neden olabilir.

Cüruf zemine boşaltıldıysa katılaşması sonrası ön kırılma gerçekleştirilir; pota, kürekli yükleyici kullanılarak bina dışında depolama alanına taşınır. Belli bir zaman dilimi sonrası cüruf içerisinden metallerin yeniden kazanımı amacıyla yapılacak cüruf, kırma ve eleme işlemi gerçekleştirilir. Cürufun kırılması ve metal kazanımı toz emisyonuna sebep olabilir. Kırma ve eleme işlemlerinde oluşan emisyonlar toplanmalı ve ardından temizlenmelidir. Taşıma bantları transfer noktaları da su fıskiyeleriyle sulanabilir. İşlenmiş cüruf depolanırsa hurda yığınları ıslatılabilir. Kırılmış cüruf yüklenmesi sırasında toz emisyonlarını minimize etmek için su sisi kullanılabilinir.