Elektrik ark ocaklı demir çelik tesisleri için met kılavuzu

7.2EAO için yeni geliştirilen teknikler

Contiarc ocağı

Tanım

Contiarc EAO , bir doğru akım (DC) ocağıdır. Contiarc EAO , bir iç ve bir dış gövdeden oluşmaktadır. Hurda dış ve iç gövde arasındaki bölümün üst kısmından (şaft) sürekli olarak şarj edilir.Ocağın, sürekli elektrod banyo üzerinde kalarak sürekli şarj yapabilmesi prensibi, enerji bakımından kupol ocaklarından daha verimli olmasına olanak tanır.. Bunun yanısıra, bu ocak tasarımında, çeliğin ergitme ve rafinasyonu mümkündür ve bu işlemlerle saatte 80 ton üretim elde edilebilir. Fırın, düşük sınıf hurda (otomobil doğramaları), doğrudan indirgenmiş demir (DİD) ve/veya sıcak briketlenmiş demir (SBD) kabul edip bunları kömür ve silis kaya ile birleştirerek kaliteli (%3,5 karbon ve %2,5 silikon içeren) ve sünek demir üretebilir.

Ocak, üst kısmına giden konveyörü besleyen bir besleme silosu sistemi ile otomatik olarak yüklenir. Şarj, ocağın üstüne ulaştığında, dönen karusel üzerine konumlanmış sekiz besleme silosundan birinin içine boşaltılır. Bilgisayar denetimindeki yükleme sistemi, yine bilgisayar ile yönetilen ocak denetim sistemi ile ortak çalışarak yükün dairemsi şaftın dahilinde hangi bölüme yükleneceğini belirler.

Hurdanın tam dolu olarak bulundurması sayesinde fırın gazları hurda içn bir ön-ısıtıcı görevini görür. Gazın hacmi nedeniyle baca geçirimliliği bir sorun oluşturmaz; fakat baca içinde köprüleme oluşmaması için yük malzemesi düzgün bir şekilde boyutlandırılmalıdır.

Sürekli ark eritme kavramında itici güç, iç kazandaki merkezi katod (grafit elektrod) ve ona karşılık olan iletken alt anotdur. Geleneksel ark ocaklarda, hurda şarj edilirken elektrot/lar kaldırılır ve kapak açılır.. Sürekli ark ocağında (CONTIARC) , iç kazan elektrotu sürekli aşağı pozisyonda ve banyo üzerinde tutar. Merkezi grafit elektrot, düşen hurdalardan hasara karşı iç kazan tarafından korunur. Elektrotun ucu iç kazanın alt ucundan belirli bir mesafe altında çalışır ve böylece uzun doğru akım arkı elektrot ve ergimiş metal banyosu arasında kalmış olur. Gövde , doğru akım arkının ışınımından hurda tarafından siperlenmiş olur.

Tamamen kapalı ocak haznesi, ocağın alt bölgesinde indirgeyici ve iç-gövde içinde bir miktar oksitleyici şartlar oluşmasını sağlayarak istenilen proses metalurjisini ve gazların kullanımını elde etmiş olur. Ayrıca, bu tasarım demir-oksit ya da silikon kaybını minimumda tutar. Bir filtre tesisinde emisyonları tutar.

Elde edilen başarılar

Contiarc EAO , ergitme ve izabe işlemlerini aynı anda yapmak üzere tasarlanmıştır. Bu aşağıdaki avantajları sunar:

• 
  Ucuz ve bol kıyılmış hurdanın, talaş hurdasının , sıcak briketlenmiş demir (SBD) ve/veya doğrudan redüklenmiş demir (DİD) hurdalarının kullanılabilmesi (böylece istenmeyen elementlerin denetiminin sağlanması)
  
• 
  İnşaat sanayisinde kullanılan quartz (SiO2) içeren çakıl taşı yüksek maliyetli Ferro-silis (FeSi) yerine kullanılabilir; bu sıvı çelikte gerekli silikon seviyesinin oluşturulmasını sağlar.
  
• 
  Ergime sırasında baz metali karbonlamak ve kuvarsın indirgenmesi için kok yerine kömür kullanılabilir, çünkü ısı üretimi için karbon ürünü gerekli değildir.
  
• 
  Kok kullanımı olmadığı için ergimiş metaldeki kükürt seviyesi azaltılmış olur.
  
• 
  Kupol ocaklara oranla Contiarc fırında daha az cüruf söz konusudur çünkü bir indirgeme ocağıdır ve normalde curuf işlevi gören çoğu metal-oksit redüklenerek banyoya geri dönmüştür. .
  
• 
  Contiarc ocağında eritme sırasında sıcaklık denetimi esnekdir; diğer bir deyimle akım/voltaj oranının basit bir varyasyonu ile ayarlanabilir. Bu demirin dökümden önce süper ısıtılmasına (superheating) izin verir.
  

Örnek tesisler

Temmuz 2001 yılında ilk Contiarc ocağı ABD, Birmingham’daki CIPCO tesisinde devreye girdi.

Toz, PCDD/F ve ağır metaller emisyonlarının intermetalik torba filtre kullanımı ile en aza indirilmesi

Tanım

Yüksek sıcaklığa dayanıklılığa sahip bir intermetalik torba filtre, filtreleme ve katalitik işlemleri birleştirir ve böylece toz ve ilişkili kirliliklerin emisyonlarını çok etkili bir şekilde azaltabilir.

Elde edilen çevresel faydalar

Fransa’da LME Trith-Saint-Léger tesisindeki pilot uygulamada, toz azaltımında %99.9’luk bir verimlilik, PCDD/F azaltımında %95’lik bir verimlilik, ve ağır metal azaltımında %95 ile %100 arasılığında bir verimlilik elde edilmiştir (istisna durum, civa gibi gaz evresinde var olan ağır metallerdir). Ayrıca, ılımlı atık gazı soğutma etkisi nedeniyle enerji tasarrufu yapılabilir. Geleneksel filtreleme 150 ile 200 °C aralığında yapılırken bu teknik 350 – 550 °C aralığında uygulanmalıdır.

Referans kaynaklar

[252, Fransa 2007]

Kullanılmış taşıt lastiklerinin EAO’da geri kazanımı

Tanım

Çimento tesislerinde uygulandığı gibi, kullanılmış taşıt lastikleri (1999 yılı Avrupa verilerine göre 2.2 Mt/yıl değerindedir) elektrik ile çelik üretiminde de geri kazanılabilir ve kömürün (antrasit) yerini alabilir. EAO dahilinde optimize edilmiş bir geri kazanım prosesi, lastiklerin fırına sokulması için bir uyarlama yapılmasını öngörür; yükleme işlemi tam yerinde yapılmalıdır (ne üstte ne de alttaki ıslak yıkama bölgesinde) ve oksijen üfleme borusu, ark ocağı dışında herhangi bir yerde sonradan yanmayı önleyecek şekilde çalıştırılmalıdır.

Elde edilen çevresel faydalar

Bu teknik hem kullanılmış lastiklerin geri kazanımını hem de madencilik ile çıkarılacak olan kömürde bir indirimi sağlamaktadır.

Çapraz medya etkileri

Kullanılmış lastiklerin geri kazanımı, PCDD/F, ağır metaller, PAH, SO₂ ve UOB içeren fazladan emisyona neden olmaz ve fazladan enerji talep etmez.

Örnek tesisler

Her üçü de Fransa’da bulunan Ascometal Hagondange, SAM Neuves-Maisons ve LME Trith-Saint-Léger tesislerindeki pilot uygulamalarda, 1 kg antrasit için 1,7 kg kullanılmış lastik oranında bir ikame oranı elde edilmiştir. Lastiklerin 10 – 15 cm boyutlarını geçmeyecek şekilde küçük parçalara kesilmeleri durumunda, her bir ton SÇ için 5 – 12 kg değerinde lastik ilavesi gerçekleştirilebilir. 2006 yılında Fransa’daki LME Trith-Saint-Léger tesisi yılda 7000 ton kullanılmış lastik işleme kapasitesine ulaşmıştır.

Ayrıca her ikisi de Lüksemburg’da bulunan ArcelorMitta ve Belval and Differdange bazı deneme çalışmaları yapmışlardır.

Referans kaynaklar

[252, Fransa 2007]

BOF ve EAO kaynaklı cürufların elektrik çelik üretiminde eritken madde amacıyla kullanımı için geri dönüşümü

Tanım

BOF ve EAF pota cüruflarının geri dönüşümü amacıyla çeşitli teknikler denenmiştir:

a) sıvı pota cürufunun geri dönüştürülerek EAO'da yeniden kullanılması. %80 oranında geri dönüşüm sağlanmıştır.

b) katı pota cürufunun geri dönüştürülerek EAO'da yeniden kullanılması.Yaklaşık %15 oranında kireç 1:2 oranında pota cürufu ile ikame edilmiştir. Üretilen pota cürufunun %50’di geri dönüştürülebilir.

c) EAO, BOF ve ikincil metalurji kaynaklı, kullanılmış refrakter malzemelerin geri dönüşümü. Geri dönüşüm sırasında dikkatli işleme ve kalite kontrolü önkoşuldur.

Elde edilen çevresel faydalar

a) maddesindeki teknik için cürufun işlenmesi gerekmemektedir.

b) maddesindeki teknik için cürufun işlenmesi gerekmemektedir.

c) maddesindeki teknik için kullanılmış magnezit; olivin ve yumuşak yakılmış dolomitin yerine kullanılabilecek uygun bir ikame malzemesidir.

Çapraz medya etkileri

a) maddesindeki teknik için, fırının tekrar açılması nedeniyle toplam enerji sarfiyatında artış gözlenebilir.

Operasyonel veriler

a) maddesindeki teknik için EAO’da çelik kalitesi üzerinde yıkıcı bir etki tespit edilmemiştir.

b) maddesindeki teknik için katı maddelerin taşınmasının, istenen şekilde cüruf kompozisyonu oluşturabilmek gibi bir avantajı vardır. Metalurji açısından ve çelik kalitesi üzerinde küçük etkiler söz konusudur.

Uygulanabilirlik

c) maddesindeki teknik içinbir sinter tesisinde, yüksek fırın yükünde ve BOF konvertöründe geri dönüşüm testi gerçekleştirilmiştir.

Ekonomik kıstaslar

b) maddesindeki teknik için operasyonel maliyetler kireçten elde edilen tasarrufla dengelenmektedir. Atık haline gelen pota cürufu miktarının azalması nedeniyle ekonomik fayda sağlanmaktadır.

Uygulama için itici güç

Kalıntı bırakmayan çelik üretim sürecine yönelik bir adım teşkil etmesi, uygulama için itici bir güçtür.

Örnek tesisler

RIVA Acciaio, Verona Works, İtalya; Krupp Edelstahlprofile (KEP), Siegen, Almanya; EKO Stahl, Eisenhüttenstadt, Almanya.