تولید فلزات آهنی و غیرآهنی

صنعت آهن و فولاد و صنعت فلزات غیرآهنی صنایعی هستند که به شدت مواد و انرژی مصرف می کنند. مقادیر قابل توجهی از جرم ورودی به صورت خروجی به هوا و پسماندها تبدیل می شود. مرتبط ترین انتشار گازهای گلخانه ای مربوط به هوا است. علاوه بر این، مواد ثانویه و استفاده مجدد و بازیافت بقایای جامد بخش بزرگی از فعالیت‌های صنایع را تشکیل می‌دهند. سنگ معدن ها و کنسانتره ها حاوی مقادیری از فلزات غیر از فلز هدف اصلی هستند و فرآیندها برای به دست آوردن فلز هدف خالص و بازیابی سایر فلزات با ارزش طراحی شده اند. این فلزات دیگر تمایل دارند در بقایای فرآیند متمرکز شوند و به نوبه خود، این باقیمانده ها مواد اولیه سایر فرآیندهای بازیابی فلز را تشکیل می دهند. در آخر،

فرآیندهای متالورژی اولیه به آنهایی گفته می شود که هدف آنها به دست آوردن فلزاتی مانند آهن، مس، آلومینیوم، سرب، روی و غیره از سنگ معدن اصلی آنها، خواه سولفید یا اکسید شده از طریق فرآیندهایی مانند تغلیظ، ذوب، احیا، پالایش و غیره باشد. در فرآیندهای متالورژی ثانویه از فلزات ضایعاتی استفاده می شود که اغلب با پلاستیک، رنگ، باتری های مورد استفاده (برای تولید سرب)، روغن ها و غیره پوشیده شده اند، یا سرباره و خاکستر بادی حاصل از فرآیندهای متالورژی یا سایر فرآیندها به عنوان مواد خام برای فرآیندهای خود استفاده می کنند. در این فصل، اصطلاح تولید فلز "اولیه" تنها زمانی به کار می رود که هیچ ماده استفاده شده یا ضایعاتی به عنوان منبع فلز وارد فرآیند نشود.

PCDD/PCDF مربوط به تولید فلزات است. به ویژه، تولید از مواد خام ثانویه به عنوان منبع PCDD/PCDF شناخته شده است. علاوه بر این، فرآیندهایی که نیاز به کلرزنی دارند، مانند تولید الکترولیتی منیزیم از آب دریا و دولومیت، ممکن است PCDD/PCDF تولید کنند ( به رده منبع 2i مراجعه کنید ). PCDD/PCDF یا پیش سازهای آنها ممکن است در برخی مواد خام وجود داشته باشند و وارد فرآیند شوند یا به تازگی از هیدروکربن های زنجیره کوتاه از طریق سنتز de novo در کوره ها یا سیستم های کاهش تشکیل شده باشند. PCDD/PCDF به راحتی روی مواد جامد جذب می شوند و ممکن است توسط سیستم های کنترل آلودگی هوا جمع آوری و سپس حذف شوند. شرح مفصلی از فرآیندهای متالورژیکی خاص و تکنیک‌های کاهش مرتبط در این مقاله آورده شده استBAT و BEP دستورالعمل .

از آنجایی که تصور می‌شود تشکیل PCDD/PCDF و سایر POPهای غیرعمدی از طریق فرآیندهای متالورژی حرارتی با دمای بالا منشأ می‌گیرند، فرآیندهای هیدرومتالورژی به عنوان منابع PCDD/PCDF در این جعبه ابزار در نظر گرفته نمی‌شوند، و بنابراین، انتشار آن‌ها لازم نیست هنگام آماده‌سازی تخمین زده شود. موجودی ملی انتشار PCDD/PCDF.

نمونه ای از تشریح موجودی منبع و برآورد توسط آهن آلات البرز انتشار برای این گروه منبع در نمونه موجودی 3 گنجانده شده است .

2a زینترینگ سنگ آهن
2b تولید کک
2c تولید آهن و فولاد، ریخته گری و کارخانه های گالوانیزه گرم
صنعت آهن و فولاد یک صنعت بسیار متریال با مواد خام مانند سنگ معدن، گلوله، قراضه، زغال سنگ، آهک، سنگ آهک (در برخی موارد نفت سنگین و پلاستیک) و مواد افزودنی و کمکی است. همچنین بسیار انرژی بر است. بیش از نیمی از ورودی جرم به صورت خروجی در هوا و مواد زائد جامد یا محصولات جانبی تبدیل می شود. مرتبط ترین انتشار گازهای گلخانه ای مربوط به هوا است، با انتشار گازهای گلخانه ای از کارخانه های زینتر بر انتشار کلی بیشتر آلاینده ها ( به طبقه بندی منبع 2a مراجعه کنید ).

در این بخش کلیه فرآیندهای مورد استفاده در ساخت آهن و فولاد پوشش داده شده است. در حال حاضر از چهار مسیر برای تولید فولاد استفاده می شود: مسیر کوره بلند کلاسیک/ کوره اکسیژن پایه، ذوب مستقیم قراضه (کوره قوس الکتریکی)، کاهش ذوب و احیای مستقیم ( BREF 2012 ). برای اهداف جعبه ابزار، می‌توان با توجه به نوع ماده ورودی، دسته‌بندی کرد: کوره‌های بلند (BF) فقط برای تولید آهن خام استفاده می‌شوند و با سنگ‌آهن از کارخانه‌های پخت یا گندله‌سازی تغذیه می‌شوند. کوره های بلند از قراضه استفاده نمی کنند. قراضه در کوره‌های قوس الکتریکی (EAF)، کوره‌های اکسیژن پایه (BOF) و همچنین در ریخته‌گری‌هایی که کوره‌های گنبدی (CF) و کوره‌های القایی (IF) یافت می‌شوند، استفاده می‌شود.

فرآیند گالوانیزه گرم در این بخش گنجانده شده است زیرا هدف آن محافظت از فولاد در برابر خوردگی است.

پنج نوع کوره معمولاً برای ذوب فلزات در ریخته گری استفاده می شود: گنبد، قوس الکتریکی، القایی، طنین دار و بوته. از آنجایی که در حال حاضر هیچ اطلاعاتی در مورد فرآیندهای ریخته گری برای ریخته گری آلیاژهای فلزات غیرآهنی، که شامل کوره های القایی، طنین یا بوته است، شناسایی نشده است، عوامل انتشار بخش "ریخته گری آهن" ممکن است به عنوان عوامل پیش فرض برای چنین فلزات غیر آهنی استفاده شود. فرآیندهای ریخته گری

انواع مختلف کوره و فرآیندها در دستورالعمل های BAT&BEP توضیح داده شده است .

عوامل انتشار
فاکتورهای انتشار PCDD/PCDF برای یازده کلاس منبع گروه بندی شده بر اساس نوع فعالیت در جدول II.2.5 فهرست شده است. فاکتورهای انتشار اصلاح شده یا تازه اضافه شده با رنگ قرمز مشخص شده اند. عوامل انتشار برای سایر POPهای غیرعمدی در پیوست 18 فهرست شده است . اطلاعات تفصیلی در مورد چگونگی استخراج عوامل انتشار پیش فرض نیز در پیوست 18 موجود است .

جدول II.2.5 فاکتورهای انتشار PCDD/PCDF برای منبع رده 2c کارخانه های تولید آهن و فولاد

2c    کارخانه های تولید آهن و فولاد    عوامل انتشار (μg TEQ/t LS)
طبقه بندی    هوا    اب    زمین    تولید - محصول    باقی مانده
ساخت آهن و فولاد
1    ضایعات کثیف (روغن های برش، آلودگی عمومی)، پیش گرم کردن ضایعات، کنترل های محدود    10    ND    NA    NA    15
2    ضایعات تمیز/آهن بکر یا ضایعات کثیف، پس سوز و فیلتر پارچه را تمیز کنید    3    ND    NA    NA    15
3    ضایعات تمیز/آهن بکر یا ضایعات کثیف، EAF مجهز به APC طراحی شده برای انتشار کم PCDD/PCDF، کوره های BOF    0.1    ND    NA    NA    0.1
4    کوره بلند با APCS    0.01    ND    NA    NA    ND
ریخته گری آهن
1    کوپول هوای سرد یا کوپول هوای گرم یا درام چرخشی بدون تمیز کردن گاز    10    NA    NA    NA    ND
2    درام چرخشی - فیلتر پارچه ای یا اسکرابر مرطوب    4.3    NA/ND*    NA    NA    0.2
3    گنبد هوای سرد - فیلتر پارچه ای یا اسکرابر مرطوب    1    NA/ND*    NA    NA    8
4    کوپول هوای گرم یا کوره القایی و
فیلتر پارچه ای یا اسکرابر مرطوب    0.03    NA/ND*    NA    NA    0.5
کارخانه های گالوانیزه گرم - عوامل انتشار (میکروگرم TEQ/t آهن/فولاد گالوانیزه)
1    امکانات بدون APCS    0.06    NA    NA    NA    0.01
2    امکانات بدون مرحله چربی زدایی، APCS خوب (بگفیلتر)    0.05    NA    NA    NA    2
3    امکانات با مرحله چربی زدایی، APCS خوب (بگفیلتر)    0.02    NA    NA    NA    1
* ND که در آن از اسکرابرهای مرطوب استفاده می شود

راهنمای طبقه بندی منابع
در گروه ساخت آهن و فولاد:

به نقل از آهن آلات البرز کلاس 1 شامل کلیه فرآیندهای ساخت آهن و فولاد (مانند کوره های قوس الکتریکی و کوره های اجاق باز)، به جز کوره های اکسیژن اولیه و کوره های بلند، با استفاده از ضایعات کثیف حاوی روغن های برش یا مواد پلاستیکی و گیاهان با پیش گرمایش ضایعات و کنترل های نسبتا ضعیف است.
کلاس 2 شامل کلیه فرآیندهای ساخت آهن و فولاد (مانند کوره های قوس الکتریکی و کوره های اجاق باز)، به استثنای کوره های اکسیژن اولیه و کوره های بلند، استفاده از ضایعات کثیف یا ضایعات تمیز یا آهن بکر است که با برخی از پس سوز و فیلترهای پارچه ای برای تمیز کردن گاز؛
کلاس 3شامل کوره های قوس الکتریکی با استفاده از ضایعات کثیف یا ضایعات تمیز یا آهن بکر و تمیز کردن گاز کارآمد با احتراق ثانویه و فیلترهای پارچه ای (گاهی در ترکیب با خاموش کردن سریع آب)، و کوره های اکسیژن اولیه.
کلاس 4 باید برای کوره های بلند با سیستم های کنترل آلودگی هوا استفاده شود.

در گروه ریخته گری آهن:

کلاس 1 شامل گنبدهای هوای سرد یا گنبدهای هوای گرم یا کوره‌های درام دوار بدون فیلتر پارچه‌ای یا معادل آن برای تمیز کردن گاز است.
کلاس 2 شامل کوره های درام دوار با فیلترهای پارچه ای یا اسکرابر مرطوب است.
کلاس 3 شامل گنبدهای هوای سرد با فیلترهای پارچه ای یا اسکرابرهای مرطوب است.
کلاس 4 شامل گنبدهای هوای گرم و کوره های القایی مجهز به فیلترهای پارچه ای یا اسکرابر مرطوب است.

در دسته کارخانه های گالوانیزه گرم:

کلاس 1 شامل تأسیسات بدون سیستم های کنترل آلودگی هوا است.
کلاس 2 شامل تاسیسات با سیستم های کنترل آلودگی هوا خوب اما بدون مرحله چربی زدایی است.
کلاس 3 شامل تأسیسات دارای سیستم های کنترل آلودگی هوا و مرحله چربی زدایی است.

نرخ فعالیت ممکن است از منابع مختلفی به دست آید، مانند موارد زیر:

صاحبان / بهره برداران تاسیسات مربوطه (با پرسشنامه)؛

سایر موجودی های آزادسازی مانند موجودی منابع جیوه و رها شده، آلاینده های معیار و/یا گازهای گلخانه ای؛
آمارهای بین المللی مانند EUROSTAT، OECD، FAO، بانک جهانی و غیره.
سطح اعتماد به نفس
برای ساخت آهن و فولاد، فاکتورهای انتشار برای PCDD/PCDF ارائه شده است:

با سطح بالایی از اطمینان برای انتشارات هوا (همه طبقات) و برای رهاسازی بقایای کلاس 2، زیرا فاکتورهای انتشار از یک پوشش جغرافیایی گسترده نشأت می‌گیرند و بر اساس محدوده داده‌های پایین و نه بر اساس قضاوت متخصص هستند.
با سطح اطمینان متوسط ​​برای انتشار باقیمانده مربوط به کلاس های 1 و 3، زیرا عوامل انتشار بر اساس قضاوت متخصص نیستند اما از یک پوشش جغرافیایی گسترده مشتق نمی شوند.
برای ریخته گری آهن، فاکتورهای انتشار برای PCDD/PCDF ارائه شده است:

با سطح اطمینان متوسط ​​برای انتشار گازهای گلخانه ای هوا و برای رهاسازی بقایای کلاس 4، زیرا فاکتورهای انتشار بر اساس قضاوت متخصص نیستند اما از یک پوشش جغرافیایی گسترده ناشی نمی شوند.
با سطح اطمینان پایین برای رهاسازی بقایای کلاس 2 و 3، زیرا عوامل انتشار بر اساس برون یابی و قضاوت متخصص هستند.
برای کارخانه های گالوانیزه گرم، فاکتورهای انتشار برای PCDD/PCDF ارائه شده است:

با سطح اطمینان متوسط ​​برای انتشار گازهای گلخانه ای هوا، زیرا عوامل انتشار بر اساس قضاوت متخصص نیستند، اما از یک پوشش جغرافیایی گسترده ناشی نمی شوند.
با سطح پایین اطمینان برای رهاسازی باقیمانده، زیرا عوامل انتشار بر اساس برون یابی و قضاوت متخصص هستند.

منبع :

1: https://www.ahanalborz.com

2 : www.baharnews.ir