Demir-Çelik Adım Adım Nasıl Dönüştürülür?
Demir ve onun belli oranda karbonla bileşiminden meydana gelen bir alaşım olan çelik, yeryüzündeki atıklar içinde geri dönüşümü en kolay olan metallerdendir. Günümüzde demir-çelik, büyük oranda cevherden dönüşüm ve hurda atıklardan dönüşüm olmak üzere iki temel yöntemle geri kazanılır. Cevherden üretim, demir madenlerinden getirilen toz veya katılaşmış cevherin farklı aşamalardan geçirilerek işlenmesi olarak düşünülebilir. Hurda atıklardan dönüşüm ise evsel, teknolojik ve endüstriyel atıkların ayrıştırılması ile gerçekleştirilir.
Demir-çelik dönüşümü nedir? Faydaları nelerdir?
Bazik oksijen yöntemiyle demir-çelik üretimi olarak da bilinen cevherden üretim, karbon bakımından zengin demirin eritilip çeliğe dönüştürüldüğü en temel demir-çelik üretim yöntemidir. Yüksek fırında üretilen sıvı ham demirin çeliğe dönüştürülmesi için görece daha fazla enerjiye ihtiyaç duyulur. Hurdadan demir-çelik üretim metodu ise daha pratik ve kolaydır.
Hurdadan demir-çelik dönüşümünün önemli avantajlarından biri maliyettir; çünkü ham demir cevherinden pik demir cevheri üretildikten sonra sıvı metalin bazik oksijen fırınına gönderilmesi gerekir. Bu aşamada ekstra malzeme ve enerji tüketimine ihtiyaç vardır. Hurdadan dönüşümde saf çeliği eritmek için gereken enerji halihazırda kullanılmıştır. Buna ek olarak geri dönüştürülebilir metaller, çoğunlukla kalıntı materyal de içermez. Geri dönüşüm sayesinde ekonomik, temiz, çevreci ve kaliteli çelik üretmek daha kolay olur.
Demir-çelik dönüşümünde kullanılan yöntemler
Demir-çelik dönüşümü için kullanılan iki yöntemi gelin birlikte inceleyelim.
Hurdadan dönüşüm prosesleri
Metal borular, kalıp profiller, motor blokları, hurda araç ve radyatör gibi endüstriyel ve evsel atıklar, hurdadan dönüşüm prosesi için kullanılabilecek ideal materyallerdir. Hurdadan dönüşüm süreçlerinin temel adımları şu şekilde özetlenebilir:
● Hurdadan dönüşüm sürecinin ilk aşamasında atık metaller, elektrikli ayrıştırma veya gravity (manyetik ayırma) benzeri yöntemlerle diğer kompozit materyallerden arındırılır.
● Ayırma ve gravity yöntemi ile ayrıştırma tekniği, aynı parçacık boyutuna ve farklı özgül ağırlığa sahip granül malzemelerin birbirinden ayrılmasına imkân tanır. Manyetik alan, titreşim ve eleme mekanizmalarına sahip olan ayrıştırma araçları, öğütülmüş metallerin ve tanelerin birbirinden ayrılmasını sağlar. Bakır ve alüminyumun PVC veya kauçuktan ayrılması için de ayırma makinelerinden ve gravity cihazlarından yararlanabilmek mümkündür.
● Kaliteli metaller ayrıştırılırken yıkama, kimyasal ayrıştırma veya solüsyon ile ekstra arındırma da sağlanabilir.
● Gereksiz materyallerden arındırılan hurda metaller, çekiçli değirmenler ve özel öğütücüler tarafından değerli hurda atık haline getirilmek üzere tek bir alanda toplanır.
● Geri dönüşüm tesislerinde demir, alüminyum ve paslanmaz çelik gibi metaller, öğütülerek ve sıkıştırılarak pelet veya pres demir benzeri temiz çelik metal ham maddesi haline getirilir.
● Hurdadan dönüşüm prosesi sayesinde ham cevher çıkarmanın fiziki, ekonomik ve ekolojik zorluklarının da üstesinden gelinebilir.
Cevherden dönüşüm prosesleri
Cevherden dönüşüm prosesi ise, karbon bakımından zengin demir cevherinin yüksek ısılı fırınlarda eritilip çeliğe dönüştürüldüğü birincil çelik üretim yöntemidir. Cevherden dönüşüm sürecinin temel adımları şu şekildedir:
● Yüksek fırın (BF) tekniği ile üretim sürecinin iki ana ham maddesi olan demir cevheri ve koklaşabilir taş kömürü ısıtılmış hava ile yakılır.
● Yüksek fırın, üretim bantlarından taşınan ham metal cevherinin doğrudan içine atıldığı dikey konumlu ve geniş hacimli bir metal üretim tesisidir. Tavandan tabana doğru ilerleyen kimyasal tepkime sonrası oluşan pik demir, sıcak metal arabaları ile bir sonraki noktaya taşınır.
● Bir ara ürün olan pik demir cevheri üretildikten sonra çeliğe dönüştürülmek üzere bazik oksijen fırınına (BOF) gönderilir.
● LD konvertörleri olarak da bilinen bazik oksijen fırınları, yüksek fırında üretilen sıvı ham demirin çeliğe dönüştürülmesinde kullanılır.
● Kimyasal temizlik, kaliteli ayrıştırma ve atık cüruf oluşturmak için BOF içine kireçtaşı veya benzeri mineraller eklenir.
● Kireçtaşı ile arındırma yöntemi sonrasında oksitler, silikatlar ve fosfatlar gibi demir atıkları temizlenerek erimiş ham çelik ortaya çıkarılır.
Üretim proseslerinin sürdürülebilirliğe etkisi
Modern ekonominin bel kemiği olan demir-çelik; yapı, elektronik, otomotiv ve ağır sanayi başta olmak üzere her alanda yaygın olarak kullanılır. Demir-çelik temininde yaşanan sorunlar, üretim istikrarının zayıflamasına ve iş süreçlerinin gerilemesine sebep olabilir. Bununla birlikte, demir-çelik üretme süreci, geleneksel yöntemlerle gerçekleştirildiğinde fazla karbon salımı yapması ve özellikle üretimde fosil yakıtlar kullanıldığında çevresel etkinin daha da artması sonucunu doğurabilir. Bu açıdan sürdürülebilir ve çevreci bir anlayışla geliştirilen yeşil çelik üretimi, geleceğe şekil verecek önemli inovasyonlar arasında gösterilmektedir.
Son yıllarda kullanılmaya başlanan hibrit dönüşüm prosesi de demir-çelik ticaret hacminin artışına bağlı olarak yükselen talebi karşılamak için tercih edilebilecek en pratik ve çevreci çözümlerden biridir. Fosil yakıt kullanmayan ve hidrojenle çalışan hibrit üretim teknolojileri, yenilenebilir kaynaklardan gelen elektrik sayesinde temiz atık gazı oluşturulmasını sağlar. Bu yöntemle demir-çelik elde ederken çok daha çevreci ve ekonomik bir döngü oluşturulabilir. Gelecekte hurdadan dönüşüm ve modern hibrit üretim teknolojileri sayesinde hidrojenin hem demir pelet üretiminde hem de karbon arıtma sürecinde fosil yakıtların yerini alması bekleniyor.