RS59261B1 - Postupak recikliranja otpadnog čelika koji sadrži azbest - Google Patents

Description

Opis

STANJE TEHNIKE

Pronalazak pripada u oblast reciklaže. Preciznije, pronalazak pripada u oblast obrade čeličnog otpada koji je bio kontaminiran azbestom.

Azbest je poznat kao materijal koji se koristi u izgradnji kako bi se dobila mehanička jačina i otpornost na vatru. Zbog njegovih sposobnosti niske termičke provodljivosti, a time i otpornosti na toplotu i vatru, rasprostranjeno se koristi u izgradnji različitih objekata i u mnogim formama, a između ostalog koristi se i u sektorima građevinarstva i mašinstva.

U poslednjih nekoliko decenija je postalo jasno da azbest dovodi do zdravstvenih problema kao što su, na primer, azbestna bolest pluća (asbestosis), kancer pluća i maligna mesotelioma. Zbog toga je u gotovo svim zemljama zabranjena upotreba azbesta. Do danas velika količina zastarelih i nepotrebnih građevina i dalje sadrži azbest. Kada je potrebno da se takve građevine poruše radi odlaganja ili reciklaže, veoma je važno da se azbest koji je sadržan u njima ukloni na bezbedan način.

Zbog opasnosti po bezbednost, uklanjanje azbesta je potrebno raditi uz najviši stepen predostrožnosti. Trenutno se odlaganje materijala koji sadrže azbest radi na specijalno upravljanim deponijama. Ova metodologija odlaganja zahteva velike zapremine za odlaganje, posebno ukoliko je azbest prisutan i u drugim predmetima kao što su cevi pokrivene azbestom ili komadi metala za koje je pričvršćen azbest, na primer, pomoću lepka.

Alternativa jeste da se izvrši razlaganje azbesta, na primer pomoću alkalnog rastvora. Na ovaj način se sprečava kontaminacija vazduha vlaknima azbesta, a time i mogućnost njegove inhalacija. Ipak je veoma teško upravljati procesom koji podrazumeva razlaganje azbesta kako bi se on odvojio od materijala koji sadrži azbest na ekonomski opravdan način.

Dokument EP-A-1 277 527 opisuje postupak za odlaganje azbesta koji podrazumeva postavljanje inicijalnog proizvoda kao komada u tunel peć na temperaturu od između 600°C i 1.000°C radi sušenja vlakana azbesta. Ovo se prati mehaničkim drobljenjem kako bi se proizveo sekundarni sirovi materijal bez azbesta koji se može koristiti u industriji cementa. Nedostatak ovog postupka jeste što zahteva utrošak značajne količine energije. Pored toga, postupak nije pogodan za obradu čeličnog materijala koji sadrži azbest.

Dokument JP-A-2004/204261 opisuje postupak reciklaže otpadnih građevinskih materijala koji su nastali na mestu rušenja objekta iz kojih je moguće povratiti resurse gvožđa. Prema ovom poznatom postupku, kontaminirani otpadni komadi se klasifikuju na frakcije uključujući i komade koji sadrže smole i komade koji sadrže azbest. Ostaci koji sadrže azbest se šaržiraju u malim količinama u procesnoj peći koja se puni topljenim gvožđem koje je dobijeno iz suštinski ne-kontaminirane frakcije. Klasifikacija na različite frakcije zahteva rukovanje koje može rezultovati emitovanjem manjih količina azbesta u okruženje. Dodatno, prema ovom poznatom postupku, mešanjem sa postojećim istopljenim čelikom je moguće obraditi samo male količine čelika kontaminiranog azbestom od 2 tone ili manje.

Dokument US-A-2007/0251607 opisuje postupak rukovanja fragmentima koji su kontaminirani azbestom, koji zahteva korak prevlačenja fragmenata slojem koji vrši imobilizaciju čestica azbesta. Prevlačenje fragmenata je dodatan korak koji zahteva dodatno rukovanje, što povećava rizik od toga da će doći do emitovanja čestica azbesta u atmosferu.

Dokument WO-A-98/03830 opisuje pristup za topljenje šinskog vozila koje je kontaminirano azbestom, koji podrazumeva da se čitavo šinsko vozilo postavi u jedinicu za topljenje. Mere kojima se izbegava širenje azbesta u okruženje nisu opisane.

Dokument WO-A-97/33840 opisuje obradu otpada koji sadrži azbest postupkom vitrifikacije. Materijali se pakuju u plastične vreće koje se nakon toga melju. Pored koraka pakovanja, nisu navedene mere kojima se sprečava širenje azbesta u okruženje, a posebno ne u koraku mlevenja.

Dokument DE-A-44 07 339 opisuje obradu otpada koji sadrži azbest dobijenog od građevina i građevinskog materijala. Otpadni materijal se hermetički zatvara u kontejner, a preciznije u čelični kontejner. Nisu opisane druge mere koje bi se preduzele radi izbegavanja širenja čestica azbesta u okruženje.

Dokument GB-A-0 817 414 se odnosi na polje livenja titanijuma i drugih reaktivnih metala. Vakuum se koristi za odlaganje vazduha (kiseonika) iz prostorije koja okružuje peć.

Dokument AT-A-411818 opisuje odlaganje azbestnog otpada upakovanog u posude pod pritiskom topljenjem posuda pod pritiskom u peći. Unutrašnjost posuda je zaptivena i tako odvojena od spoljašnjosti, tako da azbest ne može izaći pre nego što se otpad ubaci u peć.

Dokument US-A-5 662 050 opisuje rotacionu peć za tretiranje toksičnog ili opasnog otpada i proizvodnju „staklenih“ ili „keramičkih“ krajnjih proizvoda i korisnih metalnih proizvoda.

Dokument GB-A-2445420 se odnosi na tretman opasnih sastojaka otpada, poput azbesta.

Dokument JP-A-2008/249220 opisuje topljenje i detoksikaciju otpadnog metala koji sadrži azbest, ali ne opisuje hlađenje rastopljenog metala ili rekuperaciju pomenutog metala.

Dokument US-A-5370066 opisuje uređaj u kome se topi opasni otpadni materijal. Rastopljeni otpad se otvrdnjava u neorganski keramički agregatni materijal.

Dokument JP-A-2007/307548 je usmeren na postupak topljenja azbestnog otpada.

I dalje postoji potreba za efikasnim i sa stanovišta troškova efektivnim postupcima koji bi omogućili obradu velikih količina otpadnih komada čelika koji sadrže azbest bez potrebe za oslanjanje na prisustvo drugih izvora nekontaminiranog čelika, a koji bi bio inherentno bezbedan po pitanju sprečavanja da čestice azbesta dospeju u okruženje. Takav postupak ne bi trebalo da emituje u okruženje toksična jedinjenja koja su uobičajeno asocirana sa azbestom i njegovom preradom, kao što su polihlorirani bifenili (PCB), naftni proizvodi, boje, premazi i slično.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

Cilj ovog pronalaska je da se obezbedi postupak za preradu ostataka čelika koji sadrže azbest u korisne proizvode, gde je moguće na siguran način rukovati tim proizvodima. Drugi cilj pronalaska je da postupak prema pronalasku ne sme rezultovati emisijom bilo kakvih toksičnih komponenata u okolinu. Još jedan cilj pronalaska je da obezbedi postupak za obradu metala kontaminiranog sa slojem prevlake od PCB ili naftnih derivata u korisne proizvode, bez emisije toksičnih komponenti u okolinu. U skladu sa predmetnim pronalaskom, čelični ostaci koji sadrže azbest se tope u peći, što dovodi do uništenja azbestnih vlakana. Utvrđeno je da je takav postupak moguće izvršiti na ekonomski izvodljiv način. U skladu sa pronalaskom čelik koji sadrži azbest se zagreva do visoke temperature tako da se vrši topljenje čelika. Ovo se poželjno vrši potapanjem čelika koji sadrži azbest u postojeći rastop. Korak u kojem se otpad koji sadrži azbest dovodi do rastopa vrši se zaptivno zatvoren od okoline i na način koji ne propušta gas. Kao rezultat toga, azbest će se pretvoriti u bezopasan materijal bez prisustva azbestnih vlakana koja se emituju u okolinu, što omogućava bezbedno rukovanje i dalju obradu dobijenih proizvoda.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Pronalazak je usmeren na postupak reciklaže čeličnog otpada koji sadrži azbest, gde otpad sadrži kombinaciju čelika i azbesta, pri čemu se postupak sastoji od sledećih koraka:

a) izlaganje navedenog čeličnog otpada koji sadrži azbest temperaturi većoj od solidus temperature navedenog čelika potapanjem navedenog čeličnog otpada u rastop koji sadrži istopljeni čelik;

b) dopuštanje navedenom čeličnom otpadu da se rastopi i pomeša sa navedenim istopljenim čelikom uz formiranje šljake, pri čemu se navedeni azbest pretvara u ne-kristalni materijal, koji se rastvara u pomenutom čeliku i/ili se akumulira u navedenoj šljaci;

c) dopuštanje navedenom rastopljenom čeliku da se ohladi i tako formira homogen proizvod od čelika koji u potpunosti ne poseduje, ili je suštinski očišćen od azbesta; i

d) analiziranje homogenog proizvoda od čeličnog otpada radi dobijanja sertifikata o analizi, kako bi se mogao koristiti u čeličanama za promenu sastava rastopa čelika;

gde se navedeni koraci a) i b) izvode u prostoriji koja je hermetički zatvorena i tako na suštinski za gas nepropusan način odvojena od okruženja kako bi se suštinski sprečila emisija vlakana.

Stoga, pronalazak obezbeđuje postupak za recikliranje čeličnog otpada koji sadrži azbest u prečišćene metalne blokove, bez emisije azbestnih vlakana u okolinu i uz obezbeđivanje niske cene izvođenja postupka. Čelični otpad takođe može biti kontaminiran toksičnim komponentama poput PCB ili premaza na bazi nafte. Takođe se poželjno izbegava emisija toksičnih elemenata koji potiču iz toksičnih komponenti. Obim rada može biti industrijski, obično sa kapacitetom većim od 200 kilotona godišnje, poželjno većim od 300 kilotona, a tipično do 750 kilotona godišnje.

Potpunim potapanjem čeličnog otpada koji sadrži azbest u kupki od tečnog čelika se značajno sprečava emisija vlakana u okolinu. Pod terminom "suštinski oslobođenim" podrazumeva se da proizvod od čeličnog otpada ne sadrži azbestna vlakna u bilo kojoj količini koja bi se mogla smatrati štetnom ili opasnom. Preciznije, bilo kakva preostala vlakna, koja su još uvek prisutna u pomenutom proizvodu, moraju biti imobilisana tako da ne može doći do prenošenja bilo kakvih štetnih količina vlakana u vazduh, čime se u značajnoj meri sprečava emisija azbestnih vlakana. Kada se kaže da je emisija vlakana "suštinski sprečena", podrazumeva se da koncentracija vlakana u okolnoj atmosferi u svakom trenutku ostaje ispod nivoa propisanih standardom bezbednosti, naročito ispod 1.000 vlakana po m<3>, a poželjnije ispod 500 vlakana po m<3>. Smatra se da ovakvi uslovi rezultuju bezbednim radnim okruženjem koje je u saglasnosti sa većinom međunarodnih standarda. Još je poželjnije ukoliko je koncentracija vlakana niža od oko 20-40 vlakana po m<3>, što je opšte prihvaćeno kao pozadinski nivo prisustva azbestnih vlakana.

Koraci dopremanja kontaminiranog otpada u rastop i dozvoljavanja kontaminiranom čeliku da se istopi su zaptivno odvojeni od okoline. Ovo se postiže izvođenjem ovih koraka unutar prostorije koja je hermetički zatvorena od okoline na suštinski za gas nepropusan način.

U kontekstu predmetnog pronalaska, način koji je suštinski nepropusan nepropusan se odnosi na mere izbegavanja prodora vazduha koji je zagađen česticama azbesta u spoljašnjost. Ovo se, na primer, može postići održavanjem pritiska unutar pomenute prostorije ispod nivoa od 1 atmosfere. U tipičnom slučaju je pritisak oko 0,05 do 0,1 bara ispod atmosferskog pritiska. Održavanjem pritiska pomenute prostorije ispod nivoa atmosferskog pritiska, protok vazduha iz spoljašnjosti prema unutrašnjosti prostorije će ograničiti protok vazduha iz unutrašnjosti prema spoljašnjosti prostorije.

Ovaj princip se može laboratorijski testirati. U takvom testu se mali komad otpada, obično mase oko 500 g, koji je kontaminiran azbestnim slojem poznatog sastava i mase, dovodi u malu peć kupkom od rastopljenog čelika, nakon čega se peć hermetički zatvara na za prolaz gasa nepropusan način. Količina gasa koji napušta peć se pažljivo se meri i kontroliše. Nakon hlađenja, pomoću HEPA filtera se mogu uhvatiti bilo kakva azbestna vlakna u gasu koji napušta peć koja nisu rastopljena u kupci od tečnog čelika. Konačno, HEPA filter može pomoću elektronskog mikroskopa (TEM ili SEM) biti proveren i ispitan po pitanju prisustva azbestnih vlakana i po hemijskom sastavu gasa koji je napustio peć.

Bilo kakva količina vazduha ili drugog gasa koji se ispušta u okolinu se dodatno propušta kroz visoko-efikasni filter za filtriranje čestica iz vazduha (HEPA). Takav poznat filter može da sa visokom efikasnošću ukloni sitne čestice.

Prema poželjnom izvođenju, postupak dalje podrazumeva postojanje sistema za sagorevanje proizvedenih gasova. Sistem za sagorevanje proizvedenih gasova je poznata tehnika koja se koristi za hvatanje čestica iz protoka gasa. U uobičajenom gorioniku za procesni gas, gas se zagreva do visoke temperature, npr. od 700 do 900°C, a obično na temperaturu od oko 800°C.

U skladu sa predmetnim pronalaskom, temperatura procesnog gasa u koraku sagorevanja se bira kao mnogo veća, na primer iznad 1200°C, npr.1250 do 1350°C, što će uništiti sve preostale čestice azbesta.

Nakon zagrevanja gasova do visoke temperature, na primer do temperature od 1200°C, gasovi se moraju ohladiti. Hlađenje se vrši brzo kako bi se izbeglo stvaranje dioksina i furana. U tom cilju je poželjno da se hlađenje vrši na temperaturi nižoj od 500°C, a poželjnije na temperaturi od ispod 200°C. Unutar temperaturnog opsega od 200 do 600°C formiraju se dioksini i furani, pri čemu je najkritičniji raspon za formiranje ovih jedinjenja od 200 do 400°C. Najpoželjnije je ukoliko je brzina hlađenja u opsegu od 200 do 400°C uz brzinu od najmanje 100°C/s.

Poželjno je ukoliko se hlađenje vrši u dva koraka. Prvi korak hlađenja, obično do temperature od 400°C, može biti izveden relativno sporo. Drugi korak, od temperature 400°C do temperature 200°C se, poželjno, vrši brzo i obično u roku od 2 sekunde kako bi se sprečilo formiranje dioksina i furana (de novo sinteza).

Nakon hlađenja procesnog gasa na temperaturu nižu od 200°C, daljom obradom gasa se mogu odvojiti preostale komponente dioksinska i furana iz toka gasa primenom tehnika kao što su ubrizgavanje aktiviranih adsorbenata, filtriranja u sistemu sa filter vrećama i njihovim kombinacijama.

Prema još jednom poželjnom izvođenju, prostor za livenje se nalazi u drugoj prostoriji u odnosu na prostoriju u kojoj se nalazi peć u kojoj se vrši topljenje. Na ovaj način se livenje može izvršiti pri drugačijem pritisku u odnosu na pritisak pri kojem je izvršeno topljenje. Poželjno je ukoliko se livenje vrši pri atmosferskom pritisku, dok se topljenje vrši pri pod-atmosferskim pritisku na način koji je opisan iznad. Prostor za livenje se može se postaviti na nižem nivou, tako da se rastopljeni čelik može preliti do njega sopstvenom težinom, što je najlakši način za transport rastopljenog čelika.

U skladu sa predmetnim pronalaskom, važno je da se što je više moguće izbegne emisija azbestnih vlakana. Ovo znači da, osim na mestu gde se vrši skupljanje kontaminiranog čelika, rukovanje i obrada materijala mora biti izvršeno na način da je hermetički odvojeno od okruženja. Ovo se postiže prenošenjem komada čelika koji sadrže azbest, a koji su dobijeni sečenjem kontaminiranih objekata na male komade, u hermetički zatvorene kontejnere lokalno. U tipičnom slučaju takvi kontejneri mogu da sadrže oko 4 do 8 tona kontaminiranog čelika.

Za gas nepropusni, a posebno hermetički zatvoreni kontejneri se prevoze do postrojenja u kojem se izvode koraci topljenja prema predmetnom pronalasku, gde se unose u navedeno postrojenje uz održavanje pod-pritiska kako bi se izbeglo ispuštanje azbestnih čestica u okolinu.

Nakon što su uneti u prostoriju u kojoj se vrši topljenje, kontejneri se mogu otvoriti a njihov sadržaj se može preneti u kupku od rastopljenog tečnog čelika. U tipičnom slučaju se ovi kontejneri prazne u bunker, na primer preko transportnih traka. Druga transportna traka se može koristiti za transport kontaminiranog otpada nazad do peći sa kupkom od rastopljenog čelika. U svakom trenutku se u prostoriji održava pritisak koji je niži u odnosu na pritisak spolja (tj. pod-pritisak u odnosu na spoljašnje okruženje). Na transportnoj traci se može izvršiti predgrevanje kontaminiranog otpada. Predgrevanje se može izvesti na transportnoj traci koja prenosi otpad u peć. Alternativno se otpad može prethodno zagrejati primenom takozvanog „principa okna“, gde se otpad prethodno zagreva u posebnom oknu izvedenom na vrhu peći. Takođe se mogu koristiti i druge tehnike predgrevanja.

Opciono, prethodno zagrejani otpad se potom lagano uvode u kupku od tečnog čelika, bez emitovanja azbestnih vlakana u okruženje. Tehnika koja se odnosi na prethodno zagrevanje na transportnoj traci je dokazana i komercijalno lako dostupna. Nakon toga se kontejner zatvara i iznosi izvan prostorije za topljenje gde se može očistiti tako da je spreman da prihvati sledeću količinu kontaminiranog čelika.

Otpad se može klasifikovati na različite načine. Najviši stepen specifikacije je razlikovanje izvora otpada direktno od prerade čelika (novi otpad) i otpada od proizvoda nakon njihove upotrebe (stari otpad).

Novi otpad nastaje tokom inicijalnih procesa proizvodnje i u proseku ne zahteva nikakvu prethodnu obradu izuzev sečenja.

Stari otpad se sakuplja po završetku ciklusa primene, bilo zasebno ili mešovito, i često je kontaminiran do određene mere, što veoma zavisi od njegovog porekla i korišćenog sistema za sakupljanje. Ovaj pronalazak je fokusiran na ovu kategoriju otpada, gde je otpad kontaminiran azbestom.

Stari otpad se prema Evropskoj uniji može klasifikovati prema proizvodima u kojima je metal bio upotrebljen pre nego što su oni postali otpad. Glavni izvori otpada od gvožđa i čelika širom sveta su:

- vozila i prevozna sredstva

- građevinarstvo i izgradnja

- velika oprema i mašine

- elektronika i električna oprema

- materijal za pakovanje

Čelični otpad koji je kontaminiran azbestom se najčešće koristi u svim kategorijama ali uglavnom u prve dve. Predmetni pronalazak je, na primer, pogodan za preradu ostataka čelika kontaminiranih azbestom dobijenih od železničkih vagona, koji tradicionalno sadrže znatnu količinu azbesta koji je zalepljen na telo od čelika, posebno u vidu ploča za zvučnu izolaciju. Čelični otpad se obično odvaja kad god je to moguće u toku procesa demontaže i prodaje se za direktnu ponovnu upotrebu, trgovcima ili postrojenjima za preradu. Otpad koji je kontaminiran azbestom obično završava na službenim deponijama gde se skladišti izolovan od okoline, obično u dvostrukom plastičnom ambalažnom materijalu. Pošto je ovo skupo, kontaminirani otpad se često ilegalno izvozi, što predstavlja ozbiljnu pretnju po životnu sredinu. Poznat loš primer je nasukavanje brodova kontaminiranih azbestom na obalama zemalja u razvoju.

U skladu sa pronalaskom, čelik koji sadrži azbest se zagreva tako da se vrši topljenje čelika. Kao rezultat toga, doći će do degradacije azbesta, a preciznije će doći do konvertovanja kristala azbesta u amorfne materijale, kao što su silikati i opciono druge soli.

Grejanje i topljenje otpada koji sadrži azbest se poželjno vrši korišćenjem peći sa električnim lukom. Najpre se čelični otpad ubacuje u hermetički zatvorene kontejnere na mestu skladištenja bez izlaganja sadržaja okolini. Kontejneri su dizajnirani na takav način da će se otvoriti iznad transportne trake, gde transportna traka dalje prenosi i izbacuje otpad u bunker. Iz bunkera se na drugu transportnu traku doprema kontaminirani otpad, gde ta transportna traka dalje transportuje otpad iz bunkera u peć. Logistički postupak je opisan u nastavku. Peć može, na primer, biti obična peć sa kiseonikom, otvorena peć ili peć sa električnim lukom. Važno je da peć omogućava konstantan rad kupke. Poželjno se koristi peć sa električnim lukom.

Pronalazak omogućava različitu obradu u zavisnosti od stepena kontaminacije čeličnog otpada. Sve vrste čeličnog otpada zagađenog azbestom se moraju smatrati opasnim za životnu sredinu i zdravlje ljudi kao posledice emisije u vazduh iz jedne ili više kategorija. Kontaminirani otpad od čelika se, stoga, tretira na takav način da se isključi izlaganje riziku po okruženje i ljude.

Pronalazak se može koristiti i za obradu čelika koji je kontaminiran azbestom koji se ne lomi, kao i sa rastresitim azbestom.

Prilikom iniciranja postupka peć se puni čeličnim otpadom koji se topi kako bi se dobila peć napunjena sa rastopljenim čelikom. Rastop u tipičnom slučaju ima temperaturu od oko 1500 do 1700°C. Veće temperature nisu poželjne jer mogu dovesti do oštećenja vatrostalnog materijala.

Kada su ove temperature dostignute, na transportnu traku se postavlja poseban kontejner sa kontaminiranim čeličnim otpadom, koji transportuje i gura kontaminirani otpad u peć gde se on topi sve dok se ne dobije željena masa istopljenog čelika. Kada se čelik u potpunosti istopi, može se vršiti dalja obrada, na primer radi provere i eventualnog prilagođavanja hemijskog sastava. Nečistoće u rastopu mogu biti uklonjene na uobičajeni način ukoliko je potrebno ili zahtevano. U ovoj fazi se takođe mogu dodati i druga jedinjenja, kao što su aluminijum (Al), silicijum (Si), kreda i slično.

Kada se postigne željeni sastav, rastop čelika se može se sipati u kašiku. Ovaj proces se naziva prelivanje. Nakon što je prva količina čelika odlivena, ostatak čelika u tečnom stanju se ostavlja u peći. Kašika prenosi tečni čelik do prostora gde se vrši livenje sa odvojenim kalupima, ili do prostora gde se vrši kontinualno livenje. U ovim prostorima se tečni čelik izliva u kalupe, ili se prenosi u sistem za livenje kako bi se proizveo željeni oblik metalnih blokova. Ovaj proces se naziva livenje.

Nakon što je čelični otpad očvrsnuo u kalupima, čime su nastali blokovi od čeličnog otpada, blokovi se uklanjaju iz kalupa, gde se ovaj postupak naziva skidanje. Nakon uklanjanja prečišćenog metalnog bloka od čeličnog otpada, moguće je detaljno navesti specifikaciju njegovog sadržaja. Ovi blokovi se zatim mogu skladištiti ili direktno transportovati, npr. do čeličana koje će ih dalje obrađivati. U tipičnom slučaju se ovi blokovi kupuju od strane čeličana ili otpada. Budući da ovi blokovi mogu imati poznati sastav, i da ovaj sastav može biti dostupan zajedno sa šaržom blokova istog sastava, ovi blokovi mogu biti pomešani sa mešavinama čelika kako bi im se na unapred određen način promenio sastav.

Mala količina tečnog čelika koja je ostavljena u peći osigurava da će druga količina kontaminiranog čeličnog otpada koji se ubacuje u peć biti u potpunosti potopljena u kupku od tečnog čelika. Ovo je od suštinskog značaja jer se na ovaj način otpad i azbest direktno suočavaju sa temperaturom tečnog metala od najmanje 1500°C usled čega je potrebno samo par sekundi da se azbest razgradi i tako učini bezopasnim.

Utvrđeno je da azbest neće pobeći iz kupke pošto su azbestna vlakna hemijski razgrađena u kupki od tečnog metala. Na taj način se sprečavaju ili ograničavaju emisije vlakana u vazduh.

Polazni materijal čeličnog otpada koji sadrži azbest je, prema ovom pronalasku, tipično čelik, npr. u obliku ploča ili cevi kombinovanih sa azbestom, obično primenom lepka, kao što je lepak na bazi poliuretana ili akrilata. Kao rezultat toga, odvajanje azbesta i čelika je veoma nezgodno, što je problem koji se izbegava ovim pronalaskom.

Azbest se sastoji od relativno dugih i tankih kristalnih silikatnih mineralnih vlakana. Osim silikata, kristali dalje sadrže hidroksil (OH-), a dalje i magnezijum (Mg) i/ili gvožđe (Fe), a verovatno i natrijum (Na) i/ili kalcijum (Ca). Šest minerala je definisano kao "azbest", što se može podeliti na klasu serpentina ili one koji pripadaju klasi amfibola. Klasa serpentina sadrži: hrizotil, Mg3(Si2O5)(OH)4. Klasa amfibola sadrži: amosit, Fe7Si8O22(OH)2; krocidolit, Na2Fe2+

3Fe3+

2Si8O22(OH)2; tremolitni azbest, Ca2Mg5Si8O22(OH)2; aktinolit azbest, Ca2(Mg,Fe)5(Si8O22)(OH)2; i antofilitni azbest (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2.

Pored toga, postoje i drugi prirodni minerali, kao što su richterit, Na(CaNa)(Mg,Fe<2+>)5(Si8O22)(OH)2i vinčit, (CaNa)Mg4(Al,Fe<3+>)(Si8O22)(OH)2, koji se uglavnom nazivaju "asbestiform" a ne azbest, ali se podrazumeva da su uključene u definiciju azbesta.

Azbest uglavnom degradira na temperaturi između 400°C i 800°C, mada neki tipovi azbesta zahtevaju i temperature do čak 1040°C. Tokom procesa razgradnje, kristali gube svoju kristalnu strukturu i hemijske komponente se pretvaraju u odgovarajuće soli (uglavnom u okside), kao što su SiO2i MgO, kao i H2O, koji isparavaju. Amorfne soli mogu biti ostavljene u rastopu i tako završiti u izlivenim polugama kao inkluzije, ali većina njih će biti preneta u fazu šljake. U oba slučaja materijali će biti prisutni u vidu bezopasnih amorfnih čestica.

Utvrđeno je da kad se čelični otpad kontaminiran azbestom izlaže temperaturama koje se primenjuju u peći tokom izvođenja postupka topljenja prema pronalasku, azbestna vlakna se tope i/ili razgrađuju u roku od nekoliko sekundi, bez nastanka bilo kakvih emisija u vazduh.

Tokom postupka topljenja dolazi do nastanka šljake difuzijom. Ova šljaka pluta po površini rastopljenog čelika. Šljaka se obično sastoji od oksida metala i posebno predstavlja odredište za oksidovane nečistoće. Te nečistoće mogu biti metalne ili nemetalne. Šljaka uglavnom sadrži kalcijum oksid (CaO) i magnezijum oksid (MgO). Druga glavna komponenta šljake u električnim lučnim pećima je gvožđe-oksid koji se dobija sagorevanjem čelika uz prisustvo kiseonika koji se ubrizgava kako bi se obezbedila dodatna hemijska toplota potrebna za topljenje čelika i kako bi se stimulisala oksidacija nečistoća (rafiniranje).

Poželjno je da se tako dobijena šljaka uklanja i dalje obrađuje kako bi se rekuperisali metali koji su sadržani u njoj, što daje dodatne ekonomske i ekološke koristi. Šljaka se opciono dalje prerađuje u različite vrste frakcija. Šljaka se može koristiti u građevinarstvu, npr. za izgradnju puteva. Otkriveno je da hemijski elementi koji potiču iz azbesta imaju pozitivan uticaj na kvalitet šljake kada se ona koristi u svrhu izgradnje puteva.

Uređaj koji je veoma pogodan za izvođenje ovde opisanog postupka u tipičnom slučaju sadrži sledeće komponente.

- peć sa električnim lukom (EAF) sa elektrodama za proizvodnu električnog luka; obično je kapacitet peći veći od 25 tona, a poželjno je između 40 i 100 tona

- transformator za peć sa električnim lukom

- radionica za popravku vatrostalnih materijala peći

- sistem za čišćenje procesnih gasova, pogodan za EAF, koji sadrži komoru za sagorevanje koja može da zagreva otpadni gas, obično do temperature od 1200°C, i uređaj za hlađenje koji može brzo da ohladi procesni gas do temperatura nižih od 200°C

- jedinica za filtriranje vazduha sa visokim stepenom efikasnosti (HEPA) filter

- sistem za ventilaciju vazduha, pogodan za EAF, koji može da održava pritisak vazduha u prostoriji na nivou nižem od pritiska vazduha izvan prostorije; tipično je pod-pritisak između 0,05 i 0,1 ispod nivoa atmosferskog pritiska;

- uređaj za transport kontejnera za otpad, u tipičnom slučaju kran

- transportna traka koja prihvata kontaminirani otpad iz kontejnera i prenosi kontaminirani otpad do kupke od tečnog čelika, a koja tokom transporta u peć može vršiti i predgrevanje kontaminiranog otpada - sistem za hlađenje vode

- sistem za prelivanje rastopa

- instalacije za dovod kiseonika i krede u prahu

- kalupi za poluge (obično je težina poluge između 0,5 tona i 1 tona)

Kućište za celo postrojenje je izvedeno na takav način da se u kombinaciji sa sistemom za ventilaciju vazduha u objektu u svakom trenutku može održavati neznatan pod-pritisak. Na ovaj način se konstrukcijskim rešenjem sprečava prenos azbestnih vlakana iz kućišta u okolinu.

Utvrđeno je da je moguće korišćenje ovog pronalaska na takav način da emisija vazduha tokom procesa topljenja i narednih koraka zadrži znatno ispod bilo koje prihvatljive granice. Prema tome, ovaj pronalazak obezbeđuje bezbedan i ekonomičan način za razgradnju azbesta.

Postrojenja su obično postavljena u posebno projektovane objekte. Unutar ovakvog objekta je, u kombinaciji sa sistemom za ventilaciju vazduha, uvek moguće održavati pod-pritisak. Blagi pod-pritisak predstavlja drugi sigurnosni sloj kojim se od azbestnih vlakana štiti okruženje. U malo verovatnoj situaciji kada bi azbestna vlakna mogla napustiti rastopljeni tečni čelični otpad bez prethodne degradacije, podpritiskom se sprečava prenos vlakana u spoljašnje okruženje. Kao drugo, HEPA filtriranje će uhvatiti bilo koja vlakna koja dospeju u ventilacioni sistem.

Transport otpada koji je kontaminiran azbestom započinje na izvoru. Objekat koji sadrži kontaminirani azbestni čelik je potrebno pregledati, obično preko specijalizovanih kompanija koje će utvrditi nivo kontaminacije i definisati odgovarajući kôd za transport.

Objekat može sadržati različite vrste čelika. Klase čelika su podeljene u tri klase u skladu sa Uredbom Evropske Komisije o Upravljanju Otpadom:

- Klase ne-legiranog čelika u kojima maseni udeo legiranog elementa ostaje ispod određene kritične vrednosti.

- Nerđajući čelik koji je opšti termin kojim se naziva grupa čelika koji su otporni na koroziju i koji sadrže najmanje 10,5% hroma. Vrste nerđajućeg čelika mogu biti podeljene na feritne, martenzitne, austenitne i dupleksne; gde svaka kategorija sadrži svoje kritične specifikacije. Mogu biti prisutni i različiti dodaci nikla, molibdena, titanijuma, niobija i drugih elemenata.

- Ostale klase legiranog čelika se odnose na vrste čelika koje su izvan gore navedenih definicija. Čelik kvaliteta za legure se sastoji od čelika koji je potreban za ispunjavanje određenih zahteva vezanih za aspekte zahtevnog proizvoda.

Čelični otpad je potrebno sakupljati na takav način da se izvrši analiza različitih tipova čeličnih otpada i oni zadrže što je moguće homogenije.

Čelični otpad kontaminiran azbestom se sakuplja u kontejnere, u tipičnom slučaju u male kontejnere (na primer između 4 i 8 tona). Mali kontejneri se transportuju do zasebnih zatvorenih objekata gde se čuvaju u odvojenoj zatvorenoj zgradi koja se drži na nižem pritisku. Alternativno će se pražnjenje kontejnera vršiti u bunkeru unutar zgrade u kojoj se vrši prikupljanje, odvojeno od prostorije za topljenje i pod pritiskom nižim od atmosferskog kako se vlakna ne bi ispuštala u okolinu.

Pronalazak podržava krajnju održivost čeličnog otpada uklanjanjem azbesta iz lanca snabdevanja i sprečavajući odlaganje čeličnog otpada. Pronalazak se takođe može koristiti i za uklanjanje postojećih deponija preradom kontaminiranih ostataka koji se nalaze na njima.

Pronalazak pruža ne samo nove mogućnosti za dobijanje sirovih materijala u vidu čelika, već se pomoću njega mogu reciklirati i elementi poput nikla, molibdena, volframa i drugih elemenata.

Proizvodi predmetnog pronalaska se mogu koristiti za snabdevanje različitih čeličana novim sirovinama. Novi očišćeni čelični otpad poboljšava komercijalnu vrednost i može dobiti sertifikat o izvršenoj analizi koji ukazuje na njegov hemijski sastav. Vrednost se razlikuje od trenutnih kategorija otpada jer je homogena i daje se na analizu. Obično se proizvodi prema ovom pronalasku mogu prodati kao visokokvalitetni otpad, tj. materijal koji može biti korišćen u čeličanama za promenu sastava rastopa čelika. Visoki kvalitet proizilazi iz činjenice da hemijski sastav može biti poznat znati, jer je proizvod homogen, za razliku od normalnog otpada, koji je nehomogen te usled toga ima nepoznat tačan sastav.

Stoga, ovaj pronalazak obezbeđuje kratak lanac transporta koji je veoma lak za kontrolu.

Claims (7)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za recikliranje čeličnog otpada koji sadrži azbest koji je kontaminiran lomljivim azbestom, gde otpad predstavlja kombinaciju čelika i azbesta, i gde postupak podrazumeva korake: transporta pomenutog čeličnog otpada u hermetički zatvorenom kontejneru do postrojenja u kojem se izvršavaju koraci topljenja i

a) izlaganje navedenog čeličnog otpada koji sadrži azbest temperaturi većoj od solidus temperature navedenog čelika potapanjem navedenog čeličnog otpada u rastop koji sadrži istopljeni čelik;

b) dopuštanje navedenom čeličnom otpadu da se rastopi i pomeša sa navedenim istopljenim čelikom uz formiranje šljake, pri čemu se navedeni azbest pretvara u ne-kristalni materijal, koji se rastvara u pomenutom čeliku i/ili se akumulira u navedenoj šljaci;

c) dopuštanje navedenom rastopljenom čeliku da se ohladi i tako formira homogen proizvod od čelika koji je suštinski očišćen od azbesta; i d) analiziranje homogenog proizvoda od čeličnog otpada radi dobijanja sertifikata o analizi, kako bi se navedeni proizvod mogao koristiti u čeličanama za promenu sastava rastopa čelika;

gde se navedeni koraci a) i b) izvode u prostoriji koja je hermetički odvojena od okruženja na suštinski za gas nepropusan način što se postiže održavanjem navedene prostorije na pritisku koji je niži od atmosferskog pritiska i gde navedeni hermetički zatvoreni kontejner ulazi u navedeno postrojenje uz zadržavanje pod-pritiska.

2. Postupak prema Zahtevu 1, koji sadrži korak u kojem se navedena šljaka uklanja i koristi kao izvor magnezijuma, silicijuma ili oba.

3. Postupak prema prethodnom Zahtevu, nakon čega sledi korak upotrebe navedenog proizvoda od homogenog čeličnog otpada bez azbesta u rastopu čelika kako bi se hemijski sastav navedenog rastopa izmenio u unapred određen hemijski sastav.

4. Postupak prema bilo kojem od prethodnih Zahteva, naznačen time što je čelični otpad koji sadrži azbest deo vozila, konstrukcije, opreme ili mašine.

5. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahteva, naznačen time što se struja čistog vazduha dovodi u navedenu prostoriju kroz jedan ili više dovoda za vazduh, pri čemu se dobija vazdušni tok koji može da sadrži čestice azbesta, pri čemu se navedeni vazdušni tok koji može sadržati azbestne čestice izlaže koraku uklanjanja čestica, tako da se iz toka uklanjaju čestice azbesta stvarajući tok čistog vazduha koji se nakon toga ispušta u okruženje kroz najmanje jedan odvod za vazduh

6. Postupak prema prethodnom Zahtevu, naznačen time što je navedeni korak uklanjanja čestica korak u kojem se koristi filter visokog stepena efikasnosti vazduha (HEPA), korak u kojem se vrši sagorevanje procesnog gasa ili se vrše oba navedena koraka u nizu.

7. Postupak prema prethodnom Zahtevu, naznačen time što sadrži korak sagorevanja procesnih gasova u kome se navedeni vazdušni tok koji može sadržati azbestne čestice zagreva do temperature od 1.200 do 1.350°C, a zatim hladi do temperature od 350 do 450°C.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5