Fiecare tonă de oțel produsă într-un cuptor cu arc electric generează 15-25 kg de praf — particule fine captate de depozitul de saci filtranți. Pentru o topitorie cu o producție de 500.000 de tone pe an, aceasta înseamnă între 7.500 și 12.500 de tone de praf anual. Acest praf este clasificat drept deșeu periculos în majoritatea țărilor, deoarece conține metale grele — în principal zinc, plumb și cadmiu — care se pot infiltra în apele subterane dacă sunt depozitate în gropi de gunoi.
MONTE INTELLIGENCE este implicată în sisteme de manipulare a prafului de la arderea cu arc electric (EAF) de peste un deceniu. Problema prafului este atât o obligație de mediu, cât și o oportunitate economică, deoarece praful de EAF conține de obicei 15-30% zinc - concentrații mai mari decât multe zăcăminte de minereu de zinc exploatate în prezent.
Compoziția prafului de arc electric reflectă amestecul de deșeuri. Praful provenit de la instalațiile care topesc fier vechi galvanizat poate conține 25-35% zinc. Praful provenit de la instalațiile care topesc în principal fier vechi greu și deșeuri menajere poate conține doar 8-15% zinc. Conținutul de zinc determină viabilitatea economică a reciclării: peste aproximativ 15% zinc, reciclarea prafului produce, în general, un randament pozitiv. Sub 10% zinc, costul reciclării poate depăși valoarea zincului recuperat, iar stabilizarea urmată de eliminarea la groapa de gunoi devine alegerea rațională din punct de vedere economic - deși tendințele de reglementare împing împotriva acestei opțiuni.
Conținutul de plumb din praful de arc electric (ECA) merită atenție, deoarece afectează atât procesul de reciclare, cât și vandabilitatea produsului de zinc recuperat. Conținutul tipic de plumb variază între 1-5%. Plumbul și zincul sunt suficient de similare din punct de vedere chimic încât separarea lor economică este dificilă. Procesul de cuptor Waelz, tehnologia dominantă de reciclare, produce un produs de oxid de zinc care conține de obicei 0,5-2% plumb. Acest lucru este acceptabil pentru industria de topire a zincului, care poate rafina în continuare materialul. Cu toate acestea, specificațiile mai stricte privind plumbul pe unele piețe pot necesita etape suplimentare de purificare care adaugă costuri.
Procesul cuptorului Waelz este elementul fundamental în reciclarea prafului de arc electric (ECA), tratând aproximativ 80% din tot praful reciclat la nivel global. Cuptorul este un cuptor cilindric rotativ, de obicei cu o lungime de 40-60 de metri și un diametru de 3-4 metri, înclinat la 2-3 grade față de orizontală. Praful EAF este amestecat cu un reducător carbonic - de obicei praf de cocs sau cărbune - și introdus în cuptor. Pe măsură ce încărcătura se deplasează prin cuptor prin rotație și gravitație, temperaturile ating 1100-1300°C.
La aceste temperaturi, oxidul de zinc din praf este redus de carbon la vapori metalici de zinc: ZnO + C → Zn(g) + CO. Vaporii de zinc ies din cuptor odată cu gazul rezidual și sunt reoxidați la oxid de zinc cu aer introdus deasupra încărcăturii: 2 Zn(g) + O2 → 2 ZnO. Oxidul de zinc este colectat într-un filtru cu saci în aval de cuptor. Produsul, numit oxid Waelz, conține de obicei 55-65% zinc și este vândut topitoriilor de zinc ca materie primă secundară.
Reziduul nevolatil al cuptorului Waelz — zgura — conține oxid de fier, var, silice și metale grele reziduale. Această zgură a fost depozitată în mod tradițional în gropile de gunoi, dar este din ce în ce mai mult utilizată ca agregat în construcția de drumuri sau ca materie primă în fabricarea cimentului. Zgura trebuie să treacă teste de levigare (cum ar fi testul TCLP în Statele Unite sau EN 12457 în Europa) pentru a se califica pentru aceste utilizări benefice.
Tehnologiile alternative la cuptorul Waelz includ cuptorul cu vatră rotativă (RHF), cuptorul cu vatră multiplă (MHF) și procesele pe bază de plasmă. RHF utilizează o vatră rotativă plată în loc de un cilindru înclinat, ceea ce permite timpi de staționare mai scurți și un control mai precis al temperaturii. MHF utilizează vetre suprapuse cu brațe rabatabile pentru a muta materialul între niveluri. Procesele cu plasmă utilizează un arc electric sau o torță cu plasmă pentru a atinge temperaturile ridicate necesare pentru volatilizarea zincului, cu avantajul utilizării energiei electrice în loc de combustibili fosili.
Fiecare tehnologie are compromisuri. Cuptorul Waelz este opțiunea cu cel mai mic cost de capital pentru un randament ridicat (peste 50.000 de tone pe an), dar are costuri de operare mai mari din cauza consumului de cocs. RHF are o eficiență energetică mai bună și emisii mai mici, dar necesită o materie primă mai uniformă. Procesele cu plasmă au cea mai mică amprentă de mediu, dar cel mai mare cost al energiei electrice, ceea ce poate fi un beneficiu dacă este disponibilă electricitate cu emisii reduse de carbon și este în vigoare o tarifare a carbonului.
Ratele de recuperare a zincului în operațiunile comerciale ale cuptoarelor Waelz variază de obicei între 90 și 95%. Ratele de recuperare sub 90% indică de obicei o problemă în proces - condiții de reducere insuficiente în cuptor, un timp de staționare prea scurt sau amestecare deficitară a prafului și reductorului. Ratele de recuperare peste 95% sunt realizabile cu o funcționare optimizată a cuptorului, dar costul marginal al ultimelor câteva puncte procentuale poate să nu fie justificat de valoarea zincului suplimentar recuperat.
Zgura bogată în fier provenită din cuptor este un flux de materiale care merită mai multă atenție decât primește în mod obișnuit. Un cuptor Waelz care procesează 100.000 de tone de praf de arc electric (ECA) pe an produce aproximativ 60.000 de tone de zgură. Această zgură conține 30-40% fier, care ar putea fi recuperat și returnat în procesul de fabricare a oțelului. Mai multe tehnologii pentru recuperarea fierului din zgura Waelz sunt în curs de dezvoltare, inclusiv separarea magnetică și reducerea prin topire, dar niciuna nu a fost încă adoptată pe scară largă pe plan comercial.
MONTE INTELLIGENCE furnizează sisteme de manipulare și condiționare a prafului pentru operațiunile cu arc electric (ECA), inclusiv transport pneumatic, peletizare și depozitare. De asemenea, oferim consultanță privind strategia de reciclare a prafului - fie că este vorba de investiții în reciclarea la fața locului, livrarea către un cuptor central Waelz sau contractarea cu un procesator terț.
Contactați helenxu@cnlymonte.com pentru o evaluare a opțiunilor dumneavoastră de gestionare a prafului din cuptorul cu arc electric (EAF).
