Demir üretimi: (Geleneksel Yöntemler) Yüksek Fırın

Demir Ve Çelik Üretimi
Üzerine Uygulamalar ve
Teknolojiler Özeti
Günümüzde çelik üretiminde dünya çapında dört
yol kullanılmaktadır:
1. Yüksek Fırın/oksijenli Fırın
(BF/BOF)
2. Elektrikli Ark Fırın (EAF)
3. Smelting reduction (SR) route
4. Direct reduction (DR) route
Geleneksel
Yöntemler
Alternatif
Yöntemler
Yüksek Fırın/oksijenli Fırın (BF/BOF) dünyada en çok
kullanılan yöntemdir.
Entegre çelik fabrikaları çeşitli üretim üniteleri arasında (, kok
fırın tesisleri, YF ve temel oksijen çelik üretim tesisleri, döküm
tesisleri) bağımsız malzeme ve enerji akışı ile şekillenmektedir:
1. sinter tesisleri, peletleme tesisleri;
2. kok fırın tesisleri;
3. BF;
4.temel oksijen çelik üretim tesisleri.
Tümleşik çelik yapıda kullanılan ham maddeler:
• Demir Cevherleri
• Kireçtaşı
• Kömür
Malzeme hazırlama:
1.
Pelletization : Peletleme işlemi ham maddelerinin karışması,
peletin oluşturulması ve termal muamele ile yumuşak ham
maddedinin pişirilerek katı kürelere dönüşmesinden oluşur.
2. Demir sinterleme prosesi Sinterleme işleminin amacı, ince taneli
ham maddenin iri taneli demir cevher topağına dönüşmesi, maden
eritme fırınında yüklemeye hazır hale gelmesidir.
3. kok fırın prosesi. Kok, kok fırını içerisinde damıtma yapılarak
kömürden elde edilmektedir. Kömürden daha iyi fiziksel ve kimyasal
özellikleri bulunmaktadır.
Demir üretimi: (Geleneksel Yöntemler)
Yüksek Fırın Fırının içerisinde, demir giderek azalmakta ve sıvı demir ve cüruf
fırının alt kısmından alınmaktadır.
Çelik Üretimi (Geleneksel Yöntemler)
Oksijenli Fırını (BOF) Yüksek fırındanndan gelen sıvı demir (sıcak metal)
karbon içeriği (yaklaşık %4) %1’in altına düşen, dolayısıyla da çelik oluşumunu
sağlayan bir oksijen fırınına taşınmaktadır.
Elektrikli Ark Fırın (EAF)
- Çelik Üretimi (Geleneksel Yöntemler)
Elektrikli ark fırınları bakımından (EAF) ana hammadde demir hurdasıdır. Çelik
fabrikalarından çıkan hurdalar, çelik ürün üreticilerinden çıkan atıklar, (örn:
araba üreticileri) ve temel hurda veya tüketici tarafından atılmış hurdalar( ömrü
dolmuş ürünler), hammadde demir hurdalarını oluşturabilir.
Hurda, metal olmayan içerikleri minimize eden özel uluslar arası şartnamalere
göre satın alınır.
ALTERNATİF YOLLAR
Doğrudan azaltma prosesi 1970’lerden bu yana ticarileştirilmiş olup, birçok proses çeşidi
geliştirilmiştir. Azaltım tesisinde demir için gandan ayrıştırma olmadığından, yüksek
tenörlü cevherler veya konsantrasyonlar (Fe 68%, 27% gang içeriği) katı durumda
metalik demir azaltımı için kullanılmak zorundadır. Proses sıcaklıkları 1000C’den daha
düşüktür. DRI > 2% metalleşme oranına sahip olup, karbon içeriği < 2%. Doğrudan
azaltılan demir normalde EAF’ler için hammadde olarak kullanılmaktadır.
Eritme Azaltma Prosesi (SR) Eritme prosesi (SR) kok olmadan demir cevherinden
sıcak metal çıkartma süreciyle bağlantılıdır. SR iki ünitede çalışır. İlk olarak, demir
cevheri ısıtılır ve kömür ve oksijenli eritici-gaz dönüştürücü olan ikinci üniteden çıkan
gazlarla indirgenir.
Eritme azaltma teknolojisi demir yapımında kullanılan birçok kömür çeşitine imkan sunar:
Corex Prosesi
Finex Prosesi;
Hismelt Prosesi;
DIOS Prosesi;
AISI-DOE/CCF Prosesi;
Romelt Prosesi;
Ausmelt Prosesi.
Şimdilik sadece corex ve finex işlemleri ticari bir ölçekte uygulanmaktadır.
Yeni Çıkan Teknikler
'Ortaya çıkan teknik' herhangi bir sanayi sektöründe henüz uygulanmamış
yenilikçi bir teknik olarak tasarlanacak.
Demir çelik sektöründe yeni çıkan teknikler;
•
Karbondiyoksit Azaltımına İlişkin Yeni Çıkan Teknikler:
1. Opsiyonel taşımacılık ve depolama yapılarak Co2
yakalama ve sıkıştırma.
2. Karbonsuz yakıtların kullanılması ve azaltma ajanları.
3. Sürdürülebilir biyokütle kullanımı.
•
Sinter Tesisleri İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Sinter tesislerinde yaşanan en önemli
çevresel
sorunlardan
bir
tanesi
çıkış
gazı
emisyonlarındaki
poliklorobenzodiyyoksinler/furanlardır (PCDD/F).
•
Kok Fırınları İçin Yeni Ortaya Çıkan Teknikler Kok fırınlarının performanslarının
iyileştirilmesi için yeni birkaç tane inovatif teknik önerilmiştir.
1. Ulusal Japon Projesi SCOPE 21
2. kok fırın gazı (COG) kullanımındaki alternatifler,
3. basınç kontrol tekniği
•
Yüksek Fırınlar Için Yeni Ortaya Çıkan Teknikler İç yanma hazneleriyle tasarlanmış
sıcak ocakların kullanılması durumunda, refrakter kütledeki çatlaklardan çeşitli sızıntıların
olması nedeniyle yüksek düzeyde CO2 salımları söz konusu olmaktadır.
ÇEVRESEL ANA KONULAR
Sinter tesisleri ve Peletleme tesisleri
Hava emisyonları Sinter’den ve soğutucudan gelen çıkış gazı
emisyonlarındaki en fazla görülen kirleticiler ağır metaller, So2, HCl, HF, PAH,
CO, NOX, toz ve kalıcı organik kirleticilerdir.
Atık ve Yan Ürünler ölçülebilir ısının gerikazanımı ve katı atıkların kullanımı
ciddi konulardır.
Kok fırını tesisleri
Hava emisyonları Bir çok emisyon, boşaltma, depolama, işleme, kırma ve
harmanlama (kömürün hazırlanması) işlemlerinden yayılabilmektedir.
• VOC emisyonları kok fırını bataryalarından yayılabilir/kaçak olabilir.
• Kötü kokuya sebep verme potansiyeli bulunan yan ürün tesislerinden
yayılacak veya kaçak olacak amonyak ve BTX emisyonları söz konusu
olabilir.
• toz ve SO2 emisyonları
Atık ve Yan Ürünler Kok fırın gazının optimize yönetimi ve entegre tesislerdeki
proseslerinde kullanılması enerji tasarrufunu sağlamakta ve emisyonları minimize
etmektedir.
ÇEVRESEL ANA KONULAR
Yüksek fırın tesisleri
Hava emisyonları• Yükleme işlemlerinden, sıcak sobaların baca
gazlarından, yüksek fırın gazlarından, erimiş
madennin aktığı kanallardaki hidrokarbonlardan,
maden akıtma deliklerindeki killerden, akıtmadan
doğan partikül maddelerden, cürüfdan çıkan kötü
kokulardan kaynaklı toz, org C, VOC, NOX, SO2 ve
H2S’ler
Atık ve Yan Ürünler- Üretim kalıntıları
• YF tozu
• YF fabrika tozu
• YF gaz temizleme kaynaklı çamur
• YF cüruf, sulu harç ve atık refrakterler
Atıksu- Bu tesisler soğuk su ve maden eritme fırını gaz temizleme
işleminden atıksu üretmektedir.
ÇEVRESEL ANA KONULAR
Oksijen fırını tesisleri
Hava emisyonları
• toz,
• org C,
• VOC,
• SO2, NOX,
• CO,
• F, PCB ve PAH,
• PCDD/F ve ağır metaller.
Atık ve Yan Ürünler
• sıcak metal işleme tozu,
• ince BOF gazı tozu,
• BOF gazı çamuru
Atıksu ıslak toz arındırmadan (uygulanırsa) ve devamlı dökümden
ortaya çıkmaktadır.
ÇEVRESEL ANA KONULAR
Elektrik ark fırını tesisleri
Hava emisyonları
Demir içeren (ağırlıklı hurda) malzemelerin doğrudan ergimesi genellikle
yüksek miktarda elektrik enerjisi ihtiyacı olan elektrikli ark fırınlarda
gerçekleştirilmekte ve ciddi miktarda salıma sebep olmaktadır. Atık ve
yan ürünler (filtre tozu ve cüruf) gibi katı proses kalıntıları ortaya
çıkmaktadır.
Atıksu Bu tesisler, yüksek fırın gaz yıkamalardan soğutma suyu ve atık su
üretmektedir.
ÇEVRESEL ANA KONULAR
Enerji Tüketimi
1.
2.
3.
4.
5.
Enerji tüketimi çelik üretim proseslerinde enerji tasarrufu sağlayan
ekipmanlarnı ortaya çıkmasıyla birlikte giderek azalmakta ve enerji
santralları gibi enerji dönüşüm tesislerinin verimliliği artmaktadır.
Enerji tasarrufu sağlayan ekipmanlar atık enerji gerikazanım donanımını
içermektedir.
Diğer tedbir enerji tüketiminin ve toplam enerji yönetiminin
uygulanmasında optimizasyonun yapılmasıdır.
Belirli bir düzeyde, doğrudan azaltım (DR) CO2 emisyonlarını düşürmek
için bir seçenek olabilir.
İlaveten, enerji tasarrufları ve verimlilik iyileştirmelerinin ötesinde,
karbondiyoksit hafifletme projeleri CO2’yi yakalamak ve depolamak için
geliştirilmektedir.