鉄鋼プラントにおける固形廃棄物管理

鉄鋼プラントの固形廃棄物管理

鉄鋼業は一般的に、さまざまなプロセスで材料を処理しながら大量の固形廃棄物を生成します。これらの固形廃棄物には多くの貴重な製品があり、経済的に回収すれば再利用できます。世界中の鉄鋼業界はすでに多くの革新的な対策を講じており、鉄鋼業界の運用効率と経済性を改善することを最終目標として、これらの廃棄物を100％利用するためにさらに努力を続けています。これらの対策は、廃棄物処理と環境汚染のコストを削減するだけでなく、既存のプロセスにかなりの量の鉄鉱石とフラックス材料、および燃料料金の利点を提供し、それによって原材料の同量を節約します。

鉄鋼業は資本とエネルギーの両方を集中的に使用しており、その生産量は非常に多いです。業界内のプロセスチェーンは長いです。多くの異なる技術が適用されており、業界は環境に大きな影響を与えています。世界の鉄鋼業界の主要な関心事の1つは、処理のさまざまな段階で発生する廃棄物の処分です。費用対効果の高い自然な推進力のために、廃棄物を富に変換し、それによって廃棄物を副産物として扱うような廃棄物回収技術を採用する傾向が高まっています。これにより、ゼロウェイスト技術の開発を目指しています。製鉄所の廃棄物を経済的に富に変換するために開発された技術は、将来の起業家に新しいビジネスチャンスも提供します。

世界鉄鋼協会（WSA）によると、世界鉄鋼業界は、業界の持続可能性を向上させるために、削減、再利用、リサイクル（3'R）の原則をさまざまな方法で適用しています。このため、業界は原材料の必要性を劇的に減らしました。 1970年代と1980年代、現代の製鉄所は1トンの鉄鋼を生産するために平均1.44トンの原材料を必要としていました。研究、技術の改善、適切な計画への投資により、今日の鉄鋼業界は、わずか1.15トンの投入物を使用して、1トンの鉄鋼を製造しています。これは21％の削減を意味します。

最近では、「固形廃棄物」と「副産物」という言葉の解釈に多くの重複が存在します。実際、鉄鋼業界の一部の固形廃棄物は、鉄鋼の生産に関連するプロセスでの材料のさまざまな処理中に生成される製品によって不可欠です。たとえば、過去10年間、鉄鋼業で発生するスラグ、ダスト、スラッジは固形廃棄物と呼ばれていましたが、現在ではこれらの廃棄物の副産物に置き換えられています。廃棄物の集中的な再利用により、固形廃棄物の一部は現在、ますます「副産物」と呼ばれるようになっています。

WSAによると、回収された副産物（副産物と同じ意味で使用される用語）は、製鋼プロセス中にリサイクルするか、他の業界で使用するために販売することができます。副産物の使用は、鉄鋼業界の持続可能性をサポートします。埋め立てごみを防ぎ、CO2排出量を削減し、天然資源の保護に役立ちます。副産物の販売も経済的に持続可能です。それは鉄鋼生産者に収益を生み出し、収益性の高い世界的な産業の基盤を形成します。一部の鉄鋼生産者は、99％もの副産物の利用率とリサイクル率を報告しています。鉄鋼と粗鋼の生産からの主な副産物は、スラグ、ダスト、スクラップ、スラッジです。

鉄鋼業のプロセスから発生する固形廃棄物の処分は、主要な関心事です。したがって、鉄鋼業界では、削減、再利用、リサイクル（3 Rs）の哲学と効率的な廃棄物管理を採用する必要があります。

以下は、鉄鋼業のさまざまな生産プロセスにおける主な固形廃棄物/副産物/副産物です。

コークス作り

冶金コークスの製造で発生する主な固形廃棄物は、炭塵、コークスダスト、タールスラッジ、酸スラッジです。炭塵は、石炭混合物を通して再利用されます。炭塵は、それらをシンターチャージミックスに加えることにより、コークスダストと一緒にリサイクルすることもできます。タールスラッジは、その密度を向上させるために石炭混合物に追加されます。酸性スラッジは廃棄する前に中和する必要があります。

シンターメイキング

焼結工場で発生する固形廃棄物は、ほこりや汚泥です。ほこりは、焼結機の建物の床、サイクロン、およびESP（電気集じん器）で発生します。汚泥は、水処理プラントの浄化装置で発生します。これらのほこりや汚泥は鉄（Fe）が豊富で、石灰（CaO）、マグネシア（MgO）、炭素（C）が豊富に含まれています。これらの材料は、シンター製造でリサイクルするのに非常に優れた材料です。これらの材料は、鉄鉱石の微粉とブレンドされるか、リサイクルのために練炭にされます。

ペレット植物

ペレット工場で発生する主な固形廃棄物は、ほこりと小さめの緑色のペレットです。これらは両方とも、ペレット供給材料に再利用されます。

高炉製鉄

高炉（BF）製鉄工程で発生する固形廃棄物は、ダスト、ストックハウスでの負担スクリーニング、キャストハウスランナージャム、キャストハウスマック、高炉スラグ、煙道ダスト、GCPダストまたはスラッジ、耐火廃棄物、溶銑です。 （HM）取鍋スラグ。

ほこりや負担のスクリーニングは、シンター製造に再利用されます。キャストハウスランナージャムは、再溶解用の鉄スクラップとして販売されるか、鉄鋼溶解工場でリサイクルされます。キャストハウスマックは埋め立て地として投棄されます。

BF液体スラグのほとんどは造粒され、BFスラグセメントの製造のためにセメントメーカーに販売されます。少量のBFスラグが空冷されます。空冷BFスラグは、埋め立て地として投棄されるか、製鉄所内の道路補修に使用されます。いずれの場合も、スラグの鉄汚染は分離され、再溶解のために販売されます。

煙道ダストとGCPドライダスト（ドライガス洗浄の場合）は、焼結工でリサイクルされます。浄化装置からのGCPウェットスラッジ（ウェットガス洗浄の場合）は乾燥され、原料ヤードで鉄鉱石微粉とブレンドされるか、練炭にされて焼結製造でリサイクルされます。

取鍋修理工場からの耐火廃棄物は販売されており、同じものがモルタルの製造で耐火物製造業者によって使用されています。 HM取鍋の頭蓋骨は、重りを落とすかランシングすることで壊れ、壊れた頭蓋骨は鉄スクラップとして販売されるか、鉄鋼溶解店で使用されます。

直接還元による鉄の製造

直接還元による製鉄プロセス中の主な固形廃棄物は、チャー（石炭ベースの技術を使用するプラントの場合）、ダスト（石炭と鉄の両方）、サイズの小さいDRI（直接還元鉄）、およびDRIリジェクトです。チャーは、自家発電所でボイラーの燃料として使用されます。焼結工場では石炭や鉄粉が使われています。ボイラーには炭塵も使用できます。鉄粉はセメントメーカーにも販売できます。小さめのDRIは練炭で固められ、鉄鋼溶解工場でDRIと一緒に使用されます。 DRIの拒否は、プロセスで再利用されます。

豚の鋳造

溶銑の豚鋳造では、プレートジャム、ランナージャム、石灰スラッジなどの廃棄物が発生します。プレートジャムとランナージャムは、加工後の鉄スクラップとして販売されています。石灰スラッジは中和の目的で使用されます。

基本的な酸素製鋼

BOF製鋼の主な廃棄物は、転炉スラグ、スクラップ、耐火物、転炉泥、ガス洗浄プラント（GCP）スラッジです。 GCPスラッジを除いて、他のすべての廃棄物は通常混合状態で生成されます。つまり、生成中に1つの廃棄物が他の廃棄物で汚染されます。したがって、選別は製鋼における廃棄物のリサイクルにとって非常に重要なステップです。

クラリファイアからのGCPウェットスラッジは乾燥され、原料ヤードで鉄鉱石の微粉とブレンドされるか、練炭にされて焼結製造でリサイクルされます。

スクラップを除去した後の転炉スラグは、石灰石の代わりに石灰混合物にリサイクルされます。コンバータスラグは、道路の修理、線路のバラスト、土壌改良剤としても使用されます。

コンバーターのスラグおよび泥から除去されたスクラップは、冷却目的でコンバーターにリサイクルされます。この現象は非常にまれですが、取鍋スルーまたはコンバータースルーがある場合にも鋼スクラップが生成されます。

コンバーターの泥くずと耐火性廃棄物が除去され、残りは埋め立て地に使用されます。

耐火廃棄物は通常2種類あります。最初のタイプは、使用済みのコンバーターライニングから出てきて、主にマグネシウムカーボン耐火物で構成されています。汚染されていないこれらの耐火物のほとんどは、下部パッチのコンバーターで使用されます。 2番目のタイプは取鍋耐火廃棄物です。これらの廃棄物が基本的なものである場合、それらは転炉耐火廃棄物と同様に処理されます。それらがアルミナである場合、耐火性廃棄物はモルタル製造に使用されます。

電気製鋼

電気製鋼における主な廃棄物は、EAF（電気アーク炉）GCPのダスト、スラグ、スクラップ、および廃棄物の耐火物です。マグネシア炭素廃棄物耐火物は、EAFのスラグコンディショナーとして使用されています。

電気アーク炉（EAF）のスラグは、結晶化度が高く、鉄分が多いため、現在、リサイクルの可能性について十分に確立された方法がありません。スラグの塩基度指数（BI）は、一般に1.2〜1.8であり、低水力のMerwiniteグループに分類されます。また、特定の材料を特定のサイズに粉砕するために必要なエネルギーの尺度である粉砕性指数は、酸化鉄の含有量が高いために高くなっています。これにより、EAFスラグのさらなる粉砕と処理がエネルギー集約的になります。スラグは道路建設の効果的な骨材として使用されてきました。ビトリファイドセラミックタイルもEAFスラグから開発されました。

連続鋳造

連続鋳造プロセスで発生する主な廃棄物は、連続鋳造スケール、耐火廃棄物、スクラップ、スラグ、マックです。ここでも廃棄物は混合状態で発生し、さまざまな種類の廃棄物を分離するための最初のステップとして選別が必要です。

連続鋳造スケールは、焼結工場でリサイクルされます。スクラップは製鋼でリサイクルされます。その他の廃棄物は埋め立て地として使用されます。

ローリングミル

圧延機で発生する主な固形廃棄物は、ミルスケール、再加熱炉からの耐火廃棄物、スクラップです。

ミルスケールは焼結工場でリサイクルされます。スクラップは製鋼所でリサイクルされます。状態に応じて耐火廃棄物はモルタル製造に行くか、投棄されます。

石灰煆焼

煆焼プラントで発生する固形廃棄物は、石灰石とドロマイトのスクリーニング、石灰粉、石灰微粉です。石灰粉と石灰微粉は、焼結工場または鉄鋼溶解工場のいずれかで練炭に入れられ、リサイクルされます。石灰石とドロマイトのスクリーニングは、焼結工場でリサイクルされます。

火力発電所

発電所で発生する主な固形廃棄物は、フライアッシュとボトムアッシュです。フライアッシュはセメント製造に利用されています。一部の植物では、灰が灰池に送られます。灰池から回収された灰は、灰池の堤防の高さを上げるために利用されます。

固形廃棄物管理

固形廃棄物の廃棄物管理は、生成、防止、特性評価、監視、処理、処理、再利用、および残留処分で構成されます。それには、従業員と経営者の新しい態度が必要です。伝統的な考え方は、それを担当する少数の専門家にすべての責任を負わせます。新しい焦点は、すべての従業員の廃棄物管理責任を果たすことです。固形廃棄物管理の重要性は、生産志向の管理者と労働者が学ぶべきことです。効果的な固形廃棄物管理のためには、彼らの参加と協力が不可欠です。

また、廃棄物管理プログラムを成功させるためには、管理のコミットメントが必要かつ不可欠です。経営陣は、廃棄物管理技術について従業員をトレーニングし、従業員の提案を奨励し、3 Rの活動にリソースを提供し、廃棄物の発生と廃棄物のリサイクルを測定および監視することで、そのコミットメントを示すことができます。

管理の最終的な目標は、プラントからの固形廃棄物をゼロにすることでなければなりません。このフォローアップと継続的な改善のために重要です。廃棄物の削減とコスト削減の目標の達成の測定と報告も、作業結果の改善と鉄鋼プラントの持続的な開発に役立ちます。

3固形廃棄物管理の「R」を図1に示します

図13固形廃棄物管理の「R」