Beheer van vast afval in een staalfabriek

Beheer van vast afval in een staalfabriek

De staalindustrie in het algemeen produceert grote hoeveelheden vast afval terwijl materialen worden verwerkt door middel van verschillende processen. Deze vaste afvalstoffen hebben veel waardevolle producten, die kunnen worden hergebruikt als ze economisch worden teruggewonnen. De staalindustrie over de hele wereld heeft al een aantal innovatieve maatregelen genomen en blijft doorgaan voor 100 % benutting van deze afvalstoffen met als uiteindelijk doel de operationele efficiëntie en economie van de staalindustrie te verbeteren. Deze maatregelen verminderen niet alleen de kosten van afvalverwijdering en milieuvervuiling, maar bieden ook een aanzienlijke hoeveelheid ijzererts en fluxmaterialen, evenals brandstofbesparingen voor het bestaande proces, waardoor gelijke hoeveelheden grondstoffen worden bespaard.

De staalindustrie is zowel kapitaal- als energie-intensief en de productievolumes zijn zeer hoog. De procesketens binnen de industrie zijn lang. Er worden veel verschillende technologieën toegepast en de industrie heeft een grote impact op het milieu. Een van de grootste zorgen van de staalindustrie in de wereld is de verwijdering van afval dat in verschillende stadia van verwerking ontstaat. Vanwege de natuurlijke drang om kosteneffectief te zijn, is er een groeiende trend om dergelijke afvalterugwinningstechnologieën toe te passen die afval omzetten in rijkdom, waarbij afval als bijproducten wordt behandeld. Dit heeft geleid tot het streven naar de ontwikkeling van afvalvrije technologieën. De technologieën die zijn ontwikkeld om afval van staalfabrieken economisch om te zetten in rijkdom, bieden ook nieuwe zakelijke kansen voor potentiële ondernemers.

Volgens de World Steel Association (WSA) past de wereldwijde staalindustrie de principes van reductie, hergebruik en recycling (3 'R's) op vele manieren toe om de duurzaamheid van de industrie te verbeteren. Hierdoor heeft de industrie de behoefte aan grondstoffen drastisch verminderd. In de jaren 70 en 80 hadden moderne staalfabrieken gemiddeld 1,44 ton grondstoffen nodig om 1 ton staal te produceren. Met investeringen in onderzoek, technologische verbeteringen en een goede planning gebruikt de staalindustrie vandaag slechts 1,15 ton inputs om 1 ton staal te maken, wat een reductie van 21% betekent.

Tegenwoordig bestaat er veel overlap in de interpretaties van de woorden ‘vast afval’ en ‘bijproducten’. In feite zijn sommige vaste afvalstoffen in de staalindustrie essentieel door producten die worden gegenereerd tijdens verschillende verwerkingen van de materialen in de processen die betrokken zijn bij de productie van ijzer en staal. Zo werden tot het laatste decennium de slakken, stof en slib die door de staalindustrie worden gegenereerd, vaste afvalstoffen genoemd, maar nu is deze term vervangen door bijproduct voor deze afvalstoffen. Door intensief hergebruik van het afval wordt een deel van het vaste afval nu steeds vaker 'bijproducten' genoemd.

  Volgens WSA kunnen teruggewonnen bijproducten (een term die door elkaar wordt gebruikt met bijproducten) worden gerecycled tijdens het staalproductieproces of worden verkocht voor gebruik door andere industrieën. Gebruik van co-producten ondersteunt de duurzaamheid van de staalindustrie. Het voorkomt afval op de stortplaats, vermindert de CO2-uitstoot en helpt natuurlijke hulpbronnen te behouden. Ook de verkoop van co-producten is economisch duurzaam. Het genereert inkomsten voor staalproducenten en vormt de basis van een lucratieve wereldwijde industrie. Sommige staalproducenten melden een gebruiks- en recyclingpercentage van bijproducten van wel 99 %. De belangrijkste bijproducten van de ijzer- en ruwstaalproductie zijn slakken, stof, schroot en slib.

De verwijdering van vast afval dat wordt gegenereerd door de staalindustrieprocessen is de grootste zorg. Daarom moeten de filosofie van Reduce, Reuse en Recycle (3 R's) en efficiënt afvalbeheer worden overgenomen door de staalindustrie.

Hieronder volgen de belangrijkste vaste afvalstoffen/bijproducten/bijproducten in verschillende productieprocessen van de staalindustrie.

  Cokes maken

De belangrijkste vaste afvalstoffen die bij de productie van metallurgische cokes worden gegenereerd, zijn kolenstof, cokesstof, teerslib en zuurslib. Door het kolenmengsel wordt kolenstof teruggevoerd. Ook kolenstof kan samen met cokesstof worden gerecycled door ze toe te voegen aan het sintermengsel. Teerslib wordt aan het kolenmengsel toegevoegd om de dichtheid te verbeteren. Zuur slib moet worden geneutraliseerd voordat het wordt verwijderd.

  Sinter maken

Vast afval dat ontstaat bij het maken van de sinter is stof en slib. Stof wordt gegenereerd op vloeren van sintermachinebouw, cyclonen en ESP (elektrostatische stofvanger). Bij de bezinktank van de waterzuiveringsinstallatie wordt slib gegenereerd. Dit stof en slib is rijk aan ijzer (Fe) en bevat een goede hoeveelheid kalk (CaO), magnesiumoxide (MgO) en koolstof (C). Deze materialen zijn zeer goede materialen om terug te recyclen bij het maken van sinter. Deze materialen worden ofwel gemengd met fijne ijzerertsdeeltjes of gebriketteerd voor recycling.

  Pelletplant

De belangrijkste vaste afvalstoffen die in de pelletfabriek worden gegenereerd, zijn stof en ondermaatse groene pellets. Beide worden teruggevoerd in het voedermiddel voor pellets.

  IJzeren hoogoven

Vast afval dat ontstaat tijdens het ijzerproductieproces van de hoogoven (BF) is stof, lastschermen in het voorraadhuis, gietstal runner jam, gegoten huisvuil, hoogovenslak, rookgasafvoer, GCP-stof of slib, vuurvast afval en ruwijzer (HM) pollepelschedel.

Stof- en lastzeven worden bij de sinterproductie hergebruikt. Gegoten loperjams worden ofwel verkocht als ijzerschroot om opnieuw te smelten of worden gerecycled in de staalsmelterij. Gegoten huisvuil wordt gestort als stortmateriaal.

De meeste vloeibare BF-slakken worden gegranuleerd en verkocht aan cementfabrikanten voor de productie van BF-slakkencement. Een kleine hoeveelheid BF-slak wordt luchtgekoeld. De luchtgekoelde BF-slak wordt ofwel gestort als stortplaatsen of gebruikt bij wegreparaties in de staalfabriek. In beide gevallen wordt de ijzerverontreiniging van de slak afgescheiden en verkocht om opnieuw te smelten.

Rookgas en GCP droog stof (in geval van droge gasreiniging) worden hergebruikt bij de sinterproductie. GCP nat slib (in het geval van natte gasreiniging) uit de clarifier wordt gedroogd en ofwel gemengd met de ijzerertsdeeltjes in de grondstofopslag of gebriketteerd en gerecycled bij het maken van sinter.

Vuurvast afval van de pollepelreparatiewerkplaats wordt verkocht en hetzelfde wordt gebruikt door de vuurvaste fabrikant bij de vervaardiging van mortels. HM pollepelschedel wordt gebroken door gewicht te laten vallen of door te prikken en de gebroken schedel wordt verkocht als ijzerschroot of gebruikt in een staalsmelterij.

  IJzer maken door directe reductie

Tijdens het ijzerproductieproces door directe reductie zijn de belangrijkste vaste afvalstoffen verkoold (in het geval van installaties die op steenkool gebaseerde technologie gebruiken), stof (zowel steenkool als ijzer), ondermaatse DRI (direct gereduceerd ijzer) en DRI-afval. Char wordt gebruikt in interne elektriciteitscentrales als brandstof voor de ketel. In de sinterfabrieken worden kolen- en ijzerstof gebruikt. In de ketel kan ook kolenstof worden gebruikt. IJzerstof kan ook worden verkocht aan de cementfabrikanten. Ondermaatse DRI wordt gebriketteerd en samen met DRI gebruikt in een staalsmelterij. DRI-uitwerpselen worden tijdens het proces weer gerecycled.

Varkensgieten  

Bij het gieten van ruwijzer door het varken komen afvalstoffen vrij zoals plaatjam, loperjam en kalkslib. Bordenjam en loperjam worden na verwerking als ijzerschroot verkocht. Kalkslib wordt gebruikt om te neutraliseren.

  Basisproductie van zuurstofstaal

  De belangrijkste afvalstoffen in de BOF-staalproductie zijn convertorslak, schroot, afvalvuurvaste materialen, convertormest en slib van gasreinigingsinstallaties (GCP). Behalve GCP-slib worden alle andere afvalstoffen meestal in gemengde toestand gegenereerd, wat betekent dat tijdens de productie één afvalstof verontreinigd raakt met ander afvalmateriaal. Daarom is sorteren een zeer belangrijke stap voor het recyclen van de afvalstoffen bij de staalproductie.

Nat GCP-slib uit de clarifier wordt gedroogd en ofwel gemengd met de fijne ijzerertsdeeltjes in de grondstofopslag of gebriketteerd en gerecycled bij het maken van sinter.

Converterslakken worden na verwijdering van schroot gerecycled in het sintermengsel ter vervanging van kalksteen. Converterslak wordt ook gebruikt bij wegreparaties, voor spoorballast en als bodemverbeteraar.

Het schroot dat zowel van de convertorslak als van de mest wordt verwijderd, wordt voor koeling teruggevoerd in de convertor. Er ontstaat ook staalschroot wanneer er een pollepel of converter doorheen gaat, hoewel dit fenomeen zeer zeldzaam is.

Van de convertor wordt mestschroot en vuurvast afval verwijderd en de rest wordt gebruikt om te storten.

Vuurvaste afvalstoffen zijn meestal van twee soorten. Het eerste type is dat uit de gebruikte convertervoering komt en voornamelijk bestaat uit magnesium-koolstofvuurvaste materialen. De meeste van deze niet-verontreinigde vuurvaste materialen worden in de converter gebruikt voor de bodempatching. Het tweede type is vuurvast afval van gietlepels. Als deze afvalstoffen basisch zijn, worden ze op dezelfde manier behandeld als vuurvaste afvalstoffen van de converter. Als ze van aluminiumoxide zijn, wordt het vuurvaste afval gebruikt voor de productie van mortel.

  Elektrisch staal maken

Het belangrijkste afvalmateriaal bij het maken van elektrisch staal is EAF (elektrische boogoven) GCP-stof, slakken, schroot en vuurvaste materialen. Vuurvaste materialen uit magnesia-koolstofafval worden gebruikt als slakverbeteraar in de EAF.

Electric Arc Furnace (EAF)-slakken hebben vanwege de hoge kristalliniteit en het hoge ijzergehalte op dit moment geen gevestigde methode voor potentiële recycling. De basiciteitsindex (BI) van de slak ligt over het algemeen tussen 1,2-1,8 wat onder de laaghydraulische Merwinite-groep valt. Ook de Grindability Index, die een maat is voor de energie die nodig is om een ​​bepaald materiaal tot een bepaalde grootte te malen, is hoog vanwege het hoge ijzeroxidegehalte. Dit maakt het verder vermalen en verwerken van EAF-slakken energie-intensief. De slak is gebruikt als een effectief aggregaat voor het maken van wegen. Er zijn ook verglaasde keramische tegels ontwikkeld uit de EAF-slak.

Continu casten

De belangrijkste afvalstoffen die bij het continugietproces worden gegenereerd, zijn continugietaanslag, vuurvast afval, schroot, slakken en modder. Ook hier ontstaan ​​afvalstoffen in de gemengde toestand en is sorteren nodig als eerste stap voor het scheiden van verschillende soorten afval.

De continugietschaal wordt gerecycled in de sinterfabriek. Bij de staalproductie wordt schroot hergebruikt. Andere afvalstoffen worden gebruikt als stortplaats.

  Walerijen

De belangrijkste vaste afvalstoffen die in walserijen worden gegenereerd, zijn walshuid, vuurvast afval van de heropwarmoven en schroot.

Walshuid wordt gerecycled in sinterfabriek. Schroot wordt gerecycled in de staalsmelterij. Vuurvast afval, afhankelijk van de toestand, gaat ofwel voor de productie van mortel of wordt gedumpt.

  Kalk calcineren

Vast afval dat in de calcineringsinstallatie wordt gegenereerd, is kalksteen en dolomietzeven, kalkstof en fijne kalk. Kalkstof en kalkresten worden gebriketteerd en gerecycled in een sinterfabriek of een staalsmelterij. In de sinterfabriek worden kalksteen- en dolomietzeven gerecycled.

  Thermische centrale

De belangrijkste vaste afvalstoffen die in de energiecentrale worden gegenereerd, zijn vliegas en bodemas. Bij de cementproductie wordt vliegas gebruikt. In een deel van de plant wordt as naar de asvijver gestuurd. Uit de asvijver gewonnen as wordt gebruikt om de dijk van de asvijver te verhogen.

  Beheer van vast afval

Afvalbeheer van vast afval bestaat uit opwekking, preventie, karakterisering, monitoring, behandeling, verwerking, hergebruik en restverwijdering. Het vraagt ​​een nieuwe houding van de medewerkers en het management. Traditioneel denken legt alle verantwoordelijkheid bij een paar experts die ervoor verantwoordelijk zijn. De nieuwe focus is om het afvalbeheer voor elke medewerker verantwoordelijk te maken. Het belang van het beheer van vast afval is wat de productiegerichte managers en werknemers moeten leren. Voor een effectief beheer van vast afval is hun deelname en samenwerking cruciaal.

Ook de inzet van het management is noodzakelijk en essentieel voor een succesvol afvalbeheerprogramma. Het management kan zijn betrokkenheid tonen door de werknemers te trainen in technieken voor afvalbeheer, suggesties van werknemers aan te moedigen, middelen te verstrekken voor de 3 V-activiteiten en de afvalproductie en afvalrecycling te meten en te monitoren.

Het uiteindelijke doel van het beheer moet zijn dat er geen vast afval uit de fabriek komt. Hiervoor zijn opvolging en continue verbeteringen cruciaal. Meting en rapportage van afvalvermindering en het behalen van kostenbesparende doelen zijn ook nuttig bij het verbeteren van de werkresultaten en de duurzame ontwikkeling van de staalfabriek.

3 'R's van beheer van vast afval worden getoond in Fig 1

Fig 1 3 'R's van vast afvalbeheer