Elektrik ark ocaklı demir çelik tesisleri için met kılavuzu

4.4Katı atıklar ve yan ürünleri. Düzenli depolama

Atıklar ve yan ürünler gibi süreç kalıntıları

Elektrik ark ocağının çelik üretiminden kaynaklanan katı atıklar ya da yan ürünler gibi çeşitli katı kalıntılar belli miktarlarına göre Tablo 3.6’da birlikte gösterilmiştir.

Tablo 3.6: Elektrik ark ocağından kaynaklanan katı atıkların/yan ürünlerin çeşit ve belli miktarları

Katı atık/yan ürün		Belirli miktar (oran) (kg/t SÇ)
Karbon çeliği/düşük alaşımlı çelik üretiminden gelen cüruf	EAO cürufu	100 – 150 10 – 30
	Pota cürufu
Yüksek alaşımlı çelik üretiminden gelen cüruf	EAO cürufu	100 – 135
	Pota cürufu	30 – 40
	Argonlu oksijenli karbonsuzlaştırma (AOD) işleminden kaynaklanan cüruf	yaklaşık 160
Karbon çeliği/düşük alaşımlı çelik/yüksek alaşımlı çelik üretiminden kaynaklanan tozlar		10 – 46
Refrakter tuğlalar		2 – 25
Not: SÇ = sıvı çelik

Avrupa elektrik ark ocağı teçhizatı ile ilgili daha yeni bilgiler, Tablo 3.1’de verilmiştir.

Karbon çelik/düşük alaşımlı çelik/yüksek alaşımlı çelik üretiminden kaynaklanan cüruf

Cüruf, çelik hurdalarının bir elektrik ark ocağınında eritilmesi ve buna hurda yapıcıların eklenmesi ile üretilir. Birbirini takip eden bir ya da daha fazla süreç sırasında elektrik ark ocağınında üretilen ham çelik konverter ve/veya potalarda arıtmadan geçmektedir. Bu süreçlerde demir alaşımları sıvı metale eklenir ve bazı katkı maddeleri (örneğin, kireç) ile birlikte basit cüruflar oluşturulur. Karbon çelik üretiminden EAO cürufunun aksine, paslanmaz çelik üretiminde oluşan EAO cürufunda, örneğin alaşıma ek olara kullanılan ağır metallerden daha fazla bulunur.

Karbon/düşük alaşımlı ve paslanmaz çelik/yüksek alaşımlı çelik üretiminden oluşan EAO cürufunun kimyasal bileşimi Tablo 3.7’de görülebilir.

Tablo 3.7: Karbon/düşük alaşımlı ve paslanmaz çelik/yüksek alaşımlı çelik üretiminden oluşan EAO cürufunun kimyasal bileşimi

	Karbon/düşük alaşımlı çelik(1)			paslanmaz çelik/yüksek alaşımlı çelik (2)
İçerik (ağırlık-%)	Tipik konsantrasyon	Alt limit	Üst limit	Tipik konsantrasyon	Alt limit	Üst limit
CaO	28	15	64	50	17	68
SiO2	19	4	26	23	2	42
MgO	7	0.5	15.5	6	1.5	25
Al2O3	7	1	16.5	2.5	<0.1	30
FeO	32	10	63	2	<0.1	39
Cr2O3	1.8	<0.1	11	2	<0.1	22
F				2	<0.1	9
MnO	5	0.5	19.5	1	<0.1	21
TiO2				0.8	<0.1	3.5
Zn				<0.1	<0.1	2
P2O5	0.4	<0.01	2		<0.1
Na2O	0.2	<0.01	2
K2O	0.14	<0.01	2.5
(1) Karbon/düşük alaşımlı çelik: EAO C EINECS No: 294-410-9 CAS No: 91722-10-0. (2) paslanmaz/yüksek alaşımlı çelik: EAO S EINECS No: 294-410-9 CAS No: 91722-10-0. Not: — demir içeren cüruf hakkındaki analitik bilgi, her ne kadar bileşenler farklı mineral aşamalarında ve oksitlenme durumlarında oluşsa da genellikle oksit şeklinde verilir. — en fazla <1 ağırlık-% konsantrasyonu olan bileşenler belirtilmemiştir. — analiz kral suyu (aqua regia) çözünmesi ile ilgili değildir, ancak toplam parçalanma ile ilgilidir (bakınız örneğin. EPA 3052 ya da EN 13211:2001). — kalıntılarda as Pb, As, Sb, Hg, Cl, F ve altı değerlikli krom gibi diğer elementler de bulunabilir.

Düzenli depolama veya geri dönüşümün oranları, farklı AB üye devletlerindeki yasal gerekliliklere, düzenli depolama alanlarının mevcudiyetine, vergilere, pazar durumuna, işlenmiş cürufların yeniden kullanma maliyet ve olanaklarına bağlıdır. AB’de karbon ve düşük alaşımlı çelik üretiminden oluşan artan miktardaki cüruf, öncelikle yol yapımı ve çeşitli uygulamalarda altyapı ölçümleri için olmak üzere ikincil hammadde olarak kullanılmaktadır. Paslanmaz çelik üretimden kaynaklanan cüruflar genellikle bu tür kullanımlar için uygun değildir ve düzenli depolama gerekir. Yüksek alaşımlı çeliklerin üretiminden kaynaklanan cürufların yerinde geri dönüşüm oranı, karbon ve düşük alaşımlı çelik üretiminden oluşan cüruflara göre çok daha yüksektir. Ancak yine de bunların üçte biri düzenli depolamaya tabi tutulmaktadır (Tablo 3.8).

Tablo 3.8: AB’de EAO cüruflarının durumu ve depolanması

Çelik türü	Toplam hurda miktarı (kt/yıl)	Yerinde geri dönüşüm		Dış kullanım		satılan		Düzenli depolanan
		(kt/yıl)	(%)	(kt/yıl)	(%)	(kt/yıl)	(%)	(kt/yıl)	(%)
Karbon çelikler (1)	958	-	-	164	17.1	362	37.8	432	45.1
Karbon çelikler (2)	1796	45.1	2.5	494.8	27.6	13.7	0.8	1242	69.2
Düşük alaşımlı çelikler (2)	444	–	–	61.6	13.9	108.0	24.4	261	58.9
Yüksek alaşımlı çelikler (2)	461	81.4	17.7	68.0	14.8	160.0	34.7	156	33.9
Toplam elektrik ark ocağı cürufları (2)	2701	126.5	4.7	624.4	23.1	281.7	10.4	1659	61.4
Toplam elektrik ark ocağı (3)	4408
(1) 2008’de yılda 958 kt üretim yapan 11 fabrikanın cürufları (131.7 kg/t SÇ) (2) 1996’da yılda 2.7 milyon ton üretim yapan 57 fabrikanın cürufları (133 kg/t SÇ). (3)2004’te alınan bilgi ve ilgili olduğu AB ülkeleri: Avusturya, Belçika, Almanya, Danimarka, Estonya, Fransa, Finlandiya, Litvanya, Hollanda, Birleşik Krallık, Slovenya, Slovakya

Dört EAO tesisinden gelen cüruflar Poliklorlanmış dibenzodioksin (PCDD/F) ve Poliklorlu binefil (PCB) değerleri açısından incelenmiştir. Tablo 3.9, hurdanın hammadde olarak kullanıldığı bu çelik fabrikalarındaki cürufun PCDD/F ve PCB değerlerinin konsantrasyonunu ve yıllık kütle akışını göstermektedir. Aşağıda gösterilen konsantrasyonlar, sürekli organik çevreyi kirleten maddelere yönelik Avrupa Yönetmeliğinde belirtilen 15 Toksik Eşdeğer Miktarı/kg değerinin altındadır.

Tablo 3.9: Hurdayı hammadde olarak kullanan çelik fabrikalarındaki cürufun PCDD/F ve PCB değerlerinin konsantrasyonu ve yıllık kütle akışı

Tesis	PCDD/F (μg Toksik Eşdeğer Miktarı /kg)	PCDD/F (g Toksik Eşdeğer Miktarı /yr)	PCB (μg Toksik Eşdeğer Miktarı /kg)	PCB (g Toksik Eşdeğer Miktarı /yr)
A	<0.004	<0.56	0.0002	0.029
B	0.014 – 0.015	0.053 – 0.058	0.0014	0.0069
I	0.002	0.14	0.0004	0.027
J	0.002	0.09	0.00005	0.002
Kaynak: Öberg, ‘Emissions of persistent organic pollutants from Swedish steel mills’, 2007

Atık gaz arıtımından kaynaklanan tozlar

Baca gazlarının (çoğunlukla da ikincil gazların birincil gazlarla beraber) arıtılması torba filtrelerde yapılmaktadır. Karbon, düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin üretiminden kaynaklanan tozların kimyasal yapısı Tablo 3.10’da görülebilir.

Tablo 3.10 : . Karbon, düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin üretiminden oluşan elektrik ark ocağı tozlarının kimyasal bileşimi

Bileşenler	Karbon, düşük ve yüksek alaşımlı çeliklerin üretiminden oluşan tozlar (ağırlık-%)	Çelik alaşımı üretiminden oluşan tozlar (ağırlık -%)	Paslanmaz çelik üretiminden oluşan tozlar (ağırlık -%)
Fetot	10 – 45	17 – 37	20 – 65
SiO2	0.6 – 5.1	1.7 – 5	3 – 9
CaO	3 – 17	2 – 16	8 – 20
Al2O3	0.3 – 3	1 – 4	0.4 – 2
MgO	0.5 – 6	1.2 – 3	1 – 5
P2O5	0.1 – 0.37	0.01 – 0.1	0.03 – 0.1
MnO	1.1 – 6	1.5 – 6.9	2.2 – 6.3
Cr2O3	0.13 – 2	0.12 – 6	9 – 20
Na2O	0.3 – 3	Veri yok	0.6 – 2
K2O	0.5 – 2.3	Veri yok	0.7 – 3
Zn	21 – 43	2 – 15	2 – 25
Pb	0.4 – 10	0.05 – 3.6	0.2 – 4.5
Cd	0.02 – 0.18	0.01 – 0.04	0.01 – 0.08
Cu	0.08 – 0.5	0.01 – 0.8	0.015 – 0.5
Ni	0.01 – 0.8	0.01 – 0.5	1 – 8
V	0.01 – 0.09	0.01 – 0.2	0.05 – 0.12
W	Veri yok	0.5 – 1.5	Veri yok
Co	0.001 – 0.01	0.01 – 0.2	0.02 – 0.04
As	0.001 – 0.02	0.001 – 0.01	0.01
Hg	0.0001 – 0.005	0.05 – 0.7	0.0002 – 0.015
Cl	0.8 – 5	0.7 – 1.7	0.8 – 1
F	0.02 – 0.9	0.01 – 0.65	0.3 – 2.4
S	0.1 – 3	0.25 – 1.42	0.2 – 0.5
C	0.4 – 3.3	0.5 – 3.1	0.05 – 1.3
Bazlılık	2.0 – 6.5	Veri yok	Veri yok
Nem	6 – 16	Veri yok	Veri yok

Altı fabrikadan alınan tozlar PCDD/F ve PCB değerleri açısından incelenmiştir. Tablo 3.11 demir hurdanın hammadde olarak kullanıldığı bu dört fabrika için tozlardaki PCDD/F ve PCB değerlerinin konsantrasyonu ve yıllık kütle akışıını göstermektedir.

Tablo 3.11: Demir hurdanın hammadde olarak kullanıldığı dört fabrika için tozlardaki PCDD/F ve PCB değerlerinin konsantrasyonu ve yıllık kütle akışıı

Tesis	PCDD/F (μg Toksik Eşdeğer Miktarı /kg)	PCDD/F (g Toksik Eşdeğer Miktarı /yıl)	PCB (μg Toksik Eşdeğer Miktarı /kg)	PCB (g Toksik Eşdeğer Miktarı /yıl)
A	0.16	1.0	0.014	0.089
B	0.21	0.11	0.015	0.0075
I	0.035	0.20	0.0020	0.011
J	0.16	1.0	0.0042	0.026
Not: SÇ = Sıvı çelik. Kaynak: [Öberg 2007, `Emissions of persistant organic pollutants from Swedish steel mills´, 2007 ].

Düzenli depolama yapılan toz oranı, atık yönetimine getirilen yasal düzenlemelerden sonra son yıllarda ciddi bir biçimde düşmüştür. Tozun büyük bir kısmı demir dışı metallerin (özellikle karbon çelik tozları durumunda ZN ve PB, ve paslanmaz çelik tozları durumunda da Cr ve Ni) işlenmesi için geri kazanılmaktadır.

%18-35 arasında çinko içeren elektrik ark ocağı tozu arıtımı için farklı teknolojiler kullanılmaktadır. Bunlar, demir dışı metallerin üretim endüstrilerinde kullanımda olan iyi yapılandırılmış süreçlerdir. Ancak çinko endüstrisi genellikle çinko konsantrasyonu yüksek olan hammaddeleri kullanmaktadır. Bu yüzden elektrik ark ocağı tozu, çinko kendisinden ayrılmadan bir başka sürece girmiş olur. Bu süreçler çinko içeriğini %55-65 oranında arttırır.

2006’da yapılan ve 36 EAO tesisini ve 342949 ton tozu kapsayan bir ankete göre EAO tozu daha çok şu üç şekilde kullanılmaktadır:

• 
  %34 diğer süreçler aracılığıyla yeniden kazandırma
  
• 
  %34 düzenli depolama
  
• 
  %32 Waelz süreci ile harici geri dönüşüm
  

Refrakter tuğlalar

Refrakter tuğlalar, farklı araçlarda kaplama amaçlı kullanılmaktadır. Son zamanlara kadar kullanılan tuğlalar çöplüklere gönderiliyordu. Son yıllarda kullanılabilir manyezi, dolomit ve alumina tuğlalar geri dönüştürülmeye başlandı ve düzenli depolama sadece geri dönüşüme uygun olmayan parçalara ayrıldı. Tuğlalar çoğunlukla çelik üretiminde aynı amaçla ya da çok yüksek kalitede tığla gerektirmeyen farklı amaçlarla kullanılır.

Yaklaşık 400.000 ton/yıl paslanmaz çelik kapasitesinde olan EAO tesisinde refrakter tuğla miktarı yılda ortalama 9000 tondur. Tablo 3.12 farklı işlem adımları ile alakalı yıllık miktarı göstermektedir.

Tablo 3.12: Bir tesiste kullanılan yıllık refrakter tuğla miktarı örneği

Kullanılan refrakter	Elektrik ark ocağını	Çelik pota	Pota fırını RH giderici	Yollu döküm makinesi	Tomruk dökümü
Manyezi	1200	3800	600 (1)	2400
Dolomite		600
Mullit (kil)					500
(1) Chromium magnesite. Not: Yıllık ton olarak değer. Kaynak: [ Cores et al. Efficient itilisation of raw materials used in secondary steelmaking as flux in steelmaking furnaces, 2005 ].