เหล็กทุกตันที่ผลิตในเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) จะก่อให้เกิดฝุ่นละออง 15-25 กิโลกรัม ซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ถูกดักจับโดยถุงกรอง สำหรับโรงหลอมเหล็กที่มีกำลังการผลิต 500,000 ตันต่อปี จะเกิดฝุ่นละอองประมาณ 7,500 ถึง 12,500 ตันต่อปี ฝุ่นละอองนี้ถูกจัดเป็นขยะอันตรายในประเทศส่วนใหญ่ เนื่องจากมีโลหะหนักเป็นส่วนประกอบหลัก ได้แก่ สังกะสี ตะกั่ว และแคดเมียม ซึ่งอาจรั่วไหลลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินหากนำไปฝังกลบ
MONTE INTELLIGENCE มีส่วนร่วมในระบบจัดการฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) มานานกว่าทศวรรษ ปัญหาฝุ่นเป็นทั้งภาระผูกพันด้านสิ่งแวดล้อมและโอกาสทางเศรษฐกิจ เนื่องจากฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้ามักมีสังกะสีเป็นส่วนประกอบ 15-30% ซึ่งมีความเข้มข้นสูงกว่าแร่สังกะสีหลายชนิดที่กำลังขุดอยู่ในปัจจุบัน
องค์ประกอบของฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) สะท้อนให้เห็นถึงส่วนผสมของเศษเหล็ก ฝุ่นจากโรงงานที่หลอมเศษเหล็กชุบสังกะสีอาจมีสังกะสีอยู่ 25-35% ในขณะที่ฝุ่นจากโรงงานที่หลอมเศษเหล็กหนักและเศษเหล็กจากครัวเรือนเป็นหลัก อาจมีสังกะสีเพียง 8-15% ปริมาณสังกะสีเป็นตัวกำหนดความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของการรีไซเคิล: หากมีสังกะสีมากกว่าประมาณ 15% การรีไซเคิลฝุ่นโดยทั่วไปจะให้ผลตอบแทนที่ดี แต่หากมีสังกะสีต่ำกว่า 10% ต้นทุนการรีไซเคิลอาจเกินมูลค่าของสังกะสีที่ได้คืนมา และการทำให้คงตัวแล้วนำไปฝังกลบจึงกลายเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจมากกว่า แม้ว่าแนวโน้มด้านกฎระเบียบจะผลักดันให้ไม่เลือกวิธีนี้ก็ตาม
ปริมาณตะกั่วในฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) เป็นสิ่งที่ควรให้ความสนใจ เพราะส่งผลกระทบต่อทั้งกระบวนการรีไซเคิลและความสามารถในการจำหน่ายผลิตภัณฑ์สังกะสีที่ได้คืนมา โดยทั่วไปปริมาณตะกั่วจะอยู่ระหว่าง 1-5% ตะกั่วและสังกะสีมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกันมากจนการแยกออกจากกันอย่างคุ้มค่าทำได้ยาก กระบวนการเตาเผา Waelz ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการรีไซเคิลที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ผลิตผลิตภัณฑ์สังกะสีออกไซด์ที่มีตะกั่วอยู่ประมาณ 0.5-2% ซึ่งเป็นที่ยอมรับได้สำหรับอุตสาหกรรมถลุงสังกะสี ซึ่งสามารถนำไปกลั่นให้บริสุทธิ์ยิ่งขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเกี่ยวกับตะกั่วที่เข้มงวดมากขึ้นในบางตลาดอาจต้องมีขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ซึ่งจะเพิ่มต้นทุน
กระบวนการเตาเผา Waelz เป็นกระบวนการหลักในการรีไซเคิลฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) โดยใช้ในการบำบัดฝุ่นรีไซเคิลประมาณ 80% ทั่วโลก เตาเผาเป็นเตาทรงกระบอกหมุนได้ โดยทั่วไปมีความยาว 40-60 เมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-4 เมตร เอียงทำมุม 2-3 องศาจากแนวนอน ฝุ่น EAF จะถูกผสมกับสารรีดิวซ์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งโดยปกติจะเป็นผงโค้กหรือถ่านหิน แล้วป้อนเข้าไปในเตาเผา เมื่อวัสดุเคลื่อนที่ผ่านเตาเผาด้วยการหมุนและแรงโน้มถ่วง อุณหภูมิจะสูงถึง 1100-1300 องศาเซลเซียส
ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ซิงค์ออกไซด์ในฝุ่นจะถูกรีดิวซ์โดยคาร์บอนกลายเป็นไอโลหะซิงค์: ZnO + C → Zn(g) + CO ไอซิงค์จะออกจากเตาเผาพร้อมกับก๊าซไอเสียและถูกออกซิไดซ์กลับเป็นซิงค์ออกไซด์โดยอากาศที่ป้อนเข้าไปเหนือวัสดุ: 2 Zn(g) + O2 → 2 ZnO ซิงค์ออกไซด์จะถูกเก็บรวบรวมในถุงกรองที่อยู่ด้านล่างของเตาเผา ผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า Waelz oxide โดยทั่วไปจะมีซิงค์ 55-65% และขายให้กับโรงถลุงสังกะสีเป็นวัตถุดิบรอง
กากที่ไม่ระเหยจากเตาเผา Waelz หรือที่เรียกว่าตะกรันนั้น ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์ ปูนขาว ซิลิกา และโลหะหนักตกค้าง ในอดีตตะกรันนี้ถูกนำไปฝังกลบ แต่ปัจจุบันมีการนำไปใช้เป็นวัสดุผสมในงานก่อสร้างถนน หรือเป็นวัตถุดิบในการผลิตซีเมนต์มากขึ้น ตะกรันจะต้องผ่านการทดสอบการชะล้าง (เช่น การทดสอบ TCLP ในสหรัฐอเมริกา หรือ EN 12457 ในยุโรป) จึงจะมีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่เป็นประโยชน์เหล่านี้
เทคโนโลยีทางเลือกอื่นนอกเหนือจากเตาเผา Waelz ได้แก่ เตาเผาแบบหมุน (RHF) เตาเผาแบบหลายชั้น (MHF) และกระบวนการที่ใช้พลาสมา เตา RHF ใช้ฐานรองโลหะแบบแบนที่หมุนได้แทนที่จะเป็นทรงกระบอกเอียง ซึ่งช่วยให้ใช้เวลาในการเผาสั้นลงและควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้น เตา MHF ใช้ฐานรองโลหะซ้อนกันโดยมีแขนโยกเพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุระหว่างชั้น กระบวนการพลาสมาใช้ส่วนโค้งไฟฟ้าหรือหัวเผาพลาสมาเพื่อให้ได้อุณหภูมิสูงที่จำเป็นสำหรับการระเหยของสังกะสี โดยมีข้อดีคือใช้ไฟฟ้าแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงาน
เทคโนโลยีแต่ละแบบมีข้อดีข้อเสีย เตาเผาแบบ Waelz มีต้นทุนการลงทุนต่ำที่สุดสำหรับการผลิตในปริมาณมาก (มากกว่า 50,000 ตันต่อปี) แต่มีต้นทุนการดำเนินงานสูงกว่าเนื่องจากการใช้ถ่านโค้ก เตาเผาแบบ RHF มีประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ดีกว่าและปล่อยมลพิษน้อยกว่า แต่ต้องการวัตถุดิบที่มีความสม่ำเสมอมากกว่า กระบวนการพลาสมามีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด แต่มีต้นทุนค่าไฟฟ้าสูงที่สุด ซึ่งอาจเป็นประโยชน์หากมีไฟฟ้าคาร์บอนต่ำและมีการกำหนดราคาคาร์บอน
อัตราการฟื้นตัวของสังกะสีในเตาเผา Waelz เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 90-95% อัตราการฟื้นตัวที่ต่ำกว่า 90% มักบ่งชี้ถึงปัญหาในกระบวนการผลิต เช่น สภาวะการลดในเตาเผาไม่เพียงพอ ระยะเวลาการอยู่ในเตาเผาสั้นเกินไป หรือการผสมฝุ่นและสารลดไม่ดี อัตราการฟื้นตัวที่สูงกว่า 95% สามารถทำได้ด้วยการปรับการทำงานของเตาเผาให้เหมาะสม แต่ต้นทุนส่วนเพิ่มของเปอร์เซ็นต์ที่เพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยอาจไม่คุ้มค่ากับมูลค่าของสังกะสีที่ฟื้นตัวได้เพิ่มขึ้น
กากเหล็กที่มีธาตุเหล็กสูงจากเตาเผาเป็นวัตถุดิบที่ควรได้รับความสนใจมากกว่าที่ได้รับอยู่ในปัจจุบัน เตาเผาแบบ Waelz ที่แปรรูปฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) 100,000 ตันต่อปี จะผลิตกากเหล็กประมาณ 60,000 ตัน กากเหล็กนี้มีธาตุเหล็กอยู่ 30-40% ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการผลิตเหล็กได้ เทคโนโลยีหลายอย่างสำหรับการกู้คืนเหล็กจากกากเหล็กของเตาเผาแบบ Waelz กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา รวมถึงการแยกด้วยแม่เหล็กและการลดด้วยการถลุง แต่ยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่ได้รับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย
MONTE INTELLIGENCE จัดหาระบบจัดการและปรับสภาพฝุ่นสำหรับเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) ซึ่งรวมถึงระบบลำเลียงด้วยลม ระบบอัดเม็ด และระบบจัดเก็บ นอกจากนี้ เรายังให้คำปรึกษาเกี่ยวกับกลยุทธ์การรีไซเคิลฝุ่น ไม่ว่าจะเป็นการลงทุนในการรีไซเคิลในสถานที่ การขนส่งไปยังเตาเผา Waelz ส่วนกลาง หรือการทำสัญญากับผู้แปรรูปภายนอก
ติดต่อ helenxu@cnlymonte.com เพื่อขอรับการประเมินตัวเลือกการจัดการฝุ่นจากเตาหลอมไฟฟ้าของคุณ
