1 calitate des feroase
TRANSCRIPT
PRELUCRAREA ŞI VALORIFICAREA DEŞEURILOR FEROASE
1. Condiţii de calitate pentru deşeurile feroase utilizate la elaborarea oţelurilor.Controlul calităţii deşeurilor feroase
1.1. Motivarea necesităţii recuperării şi valorificării deşeurilor feroase
Oţelul este cel mai reciclabil material din lume. De la deşeurile domestice
până la demolări, toate tipurile de produse din oţel folosite sunt colectate şi
prelucrare pentru a fi returnate în producţia de oţel.
La începutul secolului XX, producătorii de oţel au început să utilizeze cuptoare
care puteau să producă oţel din deşeuri feroase în loc de materii prime tradiţionale.
Metoda s-a dovedit a fi eficientă prin costurile mult mai mici.
La început, cererea de deşeuri feroase a fost satisfăcută chiar de deşeurile
interne ale uzinei, procesul de elaborare a oţelului genera o cantitate importantă de
deşeuri interne (“uzinale”) rezultate din proces sau ca produse nevandabile. Totuşi,
deşeurile metalice rezultate astfel nu puteau satisface întreaga cerere. Drept urmare,
au început să apară întreprinderi specializate în prepararea şi aprovizionarea cu
deşeuri metalice pentru oţelării. O mare parte din aceste deşeuri feroase provenea
din surse industriale (la început din domeniul transporturilor pe calea ferată şi
instalaţii iar mai târziu de la producătorii de ambalaje şi automobile).
Pe măsura eficientizării tehnologiilor de elaborare a oţelului, cererea de
deşeuri metalice a crescut puternic iar cantităţile de deşeuri interne a scăzut
considerabil (de exemplu prin introducerea turnării continue). Satisfacerea acestor
nevoi legate de fabricarea oţelului a determinat dezvoltarea unei infrastructuri de
colectare, pregătire şi vânzare a deşeurilor către oţelării şi alte pieţe în vederea
reciclării. Aproape fiecare comunitate majoră are o unitate de recuperare a deşeurilor
feroase dintr-o gamă largă de surse.
Între producătorii de oţel şi unităţile de furnizare a deşeurilor feroase s-a creat
o strânsă interdependenţă bazată pe cerere şi ofertă. Datorită infrastructurii de
reciclare, industria oţelului primeşte un flux constant de deşeuri feroase.
1
Motivarea necesităţii valorificării deşeurilor feroase este dată de avantajele
reciclării::
- economii semnificative de energie, apă, reducerea poluării şi deşeurilor
miniere (comparativ cu extragerea substanţelor utile din minereuri):
reduceri consum energie…....47-74%
apă……………40%
reduceri ale poluării aerului….……..85%
apei…….……..76%
diminuarea deşeurilor miniere 97%
- protecţia mediului, respectiv conservarea resurselor naturale (1 tonă de
deşeuri feroase pot înlocui între 1 şi 1,25 tone de minereuri de fier la elaborarea
oţelului).
În ultima perioadă, utilizarea în încărcăturile de la elaborarea otelurilor a
deşeurilor feroase a devenit o necesitate pentru multe ţări producătoare de oţel.
Astfel, pe plan mondial se remarcă o creştere a necesarului de minereuri de fier,
schimbările tehnologice conducând la creşterea cererii de minereuri de fier de
calitate superioară (s-au dezvoltat noi tehnologii şi instalaţii de reducere directă).
În timp ce resursele de minereuri de fier sunt inegal distribuite din punct de
vedere geografic (doar două ţări din lume – Australia şi Brazilia – deţin 70% din
exploatările mondiale de minereuri de fier), structura geografică a consumatorilor de
minereuri de fier este într-o dinamică continuă, fig.5.1. Totodată, se observă o
diminuare a calităţii sale (scăderea concentraţiei fierului şi micşorarea granulaţiei).
În perioada 1995 – 2005 necesarul de minereu de fier a crescut constant cu
aproximativ 1% pe an. În 2005, consumul de minereu de fier din ţările Europei
Centrale şi de Est a totalizat 34 milioane tone.
2
Fig.1. Dinamica necesarului de materii prime (minereuri de fier)
Pentru România, pe lângă creşterea necesarului de materii prime, rezervele
geologice proprii de minereu de fier nu întrunesc condiţiile de clasificare ca rezerve
rentabile din punct de vedere economic, fiind condiţionate de două aspecte
importante:
- au conţinut redus de fier, max. 37% (aproape în totalitate fiind situate în
Transilvania, Bucovina şi Banat).
- sunt imposibil de exploatat prin tehnologiile miniere actuale (anomalia
magnetică de la Palazul Mare).
Din statisticile existente privind extracţia de minereu românesc şi consumul de
minereu de fier, se poate vedea că niciodată resursele interne nu au acoperit nici
măcar jumătate din cantitatea importată (cu conţinut mediu de 61%Fe şi limita
garantată de 56,5%Fe).
“Strategia naţională de dezvoltare durabilă a României” (SNDDR) privind
“Gospodărirea deşeurilor” face referiri la [86]:
- evoluţia crescătoare a impactului deşeurilor asupra mediului;
- diminuarea resurselor naturale (materiile prime sunt sărace şi insuficiente –
observaţie valabilă şi în cazul minereurilor de bază indigene)
3
- comparativ cu extragerea substanţelor utile din minereu (în acest caz, fierul)
reciclarea materialelor feroase pentru topire implică costuri mai mici, ca urmare a
economiilor semnificative de energie şi apă precum şi o diminuare a impactului
poluării şi a deşeurilor rezultate.
Din punct de vedere al consumului specific de deşeuri feroase pe tona de
oţel elaborat în convertizor, la nivelul anilor ’90 ţările producătoare de oţel pot fi
grupate în:
- ţări cu consum specific foarte scăzut, 100kg/t (Japonia, Franţa)
- ţări cu consum specific mediu 100–250kg/t (Portugalia, Olanda, Suedia,
Marea Britanie, Germania, Austria, România),
- ţări cu consum specific ridicat >250kg/t (SUA, Ungaria, U.R.S.S,
Cehoslovacia, Luxemburg).
1.2. Calitatea deşeurilor feroase
Calitatea deşeurilor feroase este determinată în principal de faptul că:
- deşeul metalic este un produs permanent instabil. Originea sa nu reprezintă
o activitate industrială controlată ci o activitate de colectare desfăşurată de un număr
mare de producători cu structură extrem de variabilă şi în general necunoscută
pentru consumator;
- existenţa pieţei neorganizate care include şi „piaţa la negru”;
- piaţa deşeurilor metalice este o piaţă care funcţionează „invers”: deşeurile
sunt produse în „detail” şi se consumă „en–gros”. Astfel este dificil ca la fiecare nivel
al colectării să fie interese privind asigurarea calităţii.
Eficienţa utilizării deşeurilor feroase depinde înainte de toate de calitate lor.
De aceea s-au elaborat specificaţii de calitate care să definească şi să cuantifice
ceea ce trebuie să se numească valoarea metalurgică a deşeurilor feroase.
La stabilirea normelor care definesc calitatea deşeurilor feroase s-a ţinut
seama de următoarele:
4
- calitatea deşeurilor feroase derivă din relaţia furnizor – utilizator;
- aprovizionarea trebuie să se bazeze pe cunoaşterea şi definirea clară a
exigenţelor privind calitatea deşeurilor.
● Sistem de norme privind calitatea deşeurilor feroase
Ţinând cont de exigenţele ISO 9400 – 1, în anul 1995, sindicatele profesionale
din siderurgia europeană, Eurofer şi EFR (European Ferrous Scrap Recyclears) au
decis de comun acord introducerea unui sistem de norme europene de referinţă
(Referenţial european) privind deşeurile feroase, pe baza descrierii clare a calităţii
acestora, tabelul 1, fig.2. Lansarea s-a oficială a avut loc la 1 ianuarie 1996.
Conform acestor norme, calitatea deşeurilor feroase a fost definită direct şi
simplu pe baza a trei componente (specificaţii):
- puritatea chimică dată de conţinutul de fier şi elemente reziduale;
- dimensiunile/densitatea;
- gradul de siguranţă şi poluare.
Necesitatea armonizării standardelor din România cu cele din Europa a
determinat elaborarea unui nou standard de caracterizare a deşeurilor feroase.
Astfel, STAS 6058-1977 a fost înlocuit cu altul sub titulatura ASRO-Stadard român
SR 6058-1 din aprilie 1999, cu denumirea „Materiale feroase pentru retopire”, tabelul
2. Acest standard reprezintă preluarea integrală a specificaţiei europene pentru
deşeuri feroase.
5
Fig.2. Componentele esenţiale ale caracterizării calităţii deşeurilor metalice
6
Tabelul 1Clasificări impuse de referenţialul european (RE)
N
r
cr
t
Simbol
RE
Alt
simbol
Caracterizare Dimensiuni Densitate
,
kg/m3
Steril
%
Conţinuturi limită, în %
Cu Sn Cr+Ni+Mo
1 E3 HMS
1
Fier vechi gros Grosime ≥ 6mm,
≤1,5x0,5x0,5m
≥600 <1,0 ≤ 0,25 ≤ 0,01 ≤ 0,25
2 E1 HMS
3
Fier vechi subţire Grosime ≤ 6mm,
≤1,5x0,5x0,5m
≥500 1,5 ≤ 0,40 ≤ 0,02 ≤ 0,30
3 E2,
E8, E
Şutaje noi. Conţinut scăzut elemente reziduale
Grosime < 3mm 400 -
1000
4 E40,
E46
Fier vechi concasat (shredded)
800 - 900 ≤ 0,25
(E40)
≤ 0,50
(E46)
≤ 0,25
(E40)
≤ 0,50
(E46)
5 E54 Oţel reciclat. Loturi omogene, origine cunoscută
6 E5M Oţel reciclat. Loturi amestecate
≤ 0,40 ≤ 0,030 ≤ 1,0
1
7 EHRB Oţel bară laminat comercial. Conţinut ridicat de reziduale
Toate grosimile
≤1,5x0,5x0,5m
≥500 <1,5 ≤ 0,45 ≤ 0,030 ≤ 0,35
8 EHRM Componente mecanice. Conţinut ridicat de reziduale
Toate grosimile
≤1,5x0,5x0,5m
≥600 <0,7 ≤ 0,40 ≤ 0,030 ≤ 1,0
2
Tabelul 2
ASRO-Stadard român SR 6058-1 din aprilie 1999 „Materiale feroase pentru retopire”
Grupa de calitate Media
statistică a
elementelor
Elemente de aliere garantate
Materiale refolosibile feroase
nealiate
- max. 2% Mn, max. 0,3% Cr,
max. 0,3% Ni, max. 0,3% Cu,
max. 0,15% Mn
Materiale refolosibile feroase
nealiate pentru oţeluri de rulmenţi
arcuri şi scule
- max. 0,2% Ni, max. 0,2% Cu,
max. 0,06% Mo, max. 0,06%
Cr,
max. 0,06% W, max.0,03% P,
max. 0,02% As
Materiale refolosibile - max. 0,35% Mn, max. 0,005%
Ni, max. 0,05% Cu, max.
0,1% Al, max.0,05% Ti, max.
0,05% Mo, max. 0,05% Zr,
max. 0,05% Cr, max.0,05%
Co, max. 0,03% S, max.
0,03% P, max. 0,02% W,
max. 0,02% Nb, max.0,02%
Ta, max. 0,02% Sn, max.
0,01%As, max. 0,007%Bi,
max. 0,003% Sb, max.
0,002% Pb
Materiale refolosibile feroase
pentru componente speciale
- max.10%Cu, max.0,1%Ni,
max.0,05%Cr, max.0,02%S,
max.0,015%W,
max.0,015%V,
max.0,015%Nb,
max.0,015%Ta,
max.0,006%As,
max.0,002%Sb,
3
max.15ppmPb,
max.15ppmSe,
max.15ppmTe,
max.15ppmBe
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu cupru
Cu – 0,3% min. 0,3% Cu, max. 0,1% Mo,
max. 0,08% Ni
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu crom
Cr- 0,7% 0,1...2,0% Cr, max 0,1% Mo,
max. 0,3% Ni, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase aliate
cu crom
Cr – 5% 2,1...10,4% Cr, max. 0,1%
Mo, max. 0,3% Ni, max. 0,3%
Cu
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu crom şi molibden
Cr- 0,7% 0,5...6,5% Cr, 0,1...0,7% Mo,
max. 0,3% Ni, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu crom şi nichel
Cr- 5%
Ni – 1,1%
0,4...4,5% Cr, 10...4,7% Mo,
max. 0,1% Mo, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu crom şi wolfram
Cr – 1,0%
W – 2,3%
0,4...3,2% Cr, 1,4...0,2% W,
max. 0,3% Ni, max. 0,3% Cu,
max. 0,1% Mo
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu crom, nichel şi
molibden
Cr – 1,0%
Ni – 0,6%
Mo – 0,2%
0,3...3,2% Cr, 0,3...4,3% Ni,
0,1...0,6% Mo, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase
mediu aliate cu nichel şi molibden
Ni – 3,2%
Mo – 0,2%
3,0...4,0% Ni, 0,2...0,3% Mo,
max. 0,3% Cr, 0,1% Mo
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu crom
Cr- 12,5% 10,5...26,5% Cr 0,6% Ni,
max. 0,3% Mo, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu molibden şi crom
Cr- 2,5% 2,0...19,5% Cr, 0,8...1,3%
Mo, max.1,0% Ni, max. 0,3%
Cu
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu nichel şi crom
Cr – 17%
Ni – 8,0%
15...27% Cr, 7,5...22,0% Ni,
max. 0,2% Mo, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu nichel, molibden şi crom
Cr – 16,7%
Ni – 10,7%
Mo – 2,1%
16...19% Cr, 10...15,5% Ni,
1,9...3,6% Mo, max. 0,3% Cu
4
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate wolfram, crom şi vanadiu
Cr – 3,9%
Mo – 2,7%
W – 1,2%
V - 1,0%
3,7...4,7% Cr, 2,2...9,1% Mo,
0,9...7,6% W, max. 0,3% Cu,
max. 0,2% Co, 0,9…2,1%V
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu mangan
Mn – 10,5% Min. 10% Mn, max.0,6% Ni,
max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu molibden
Mo – 0,2% Min. 0,2% Mo, max. 0,6% Ni,
max. 0,3% Cu, max. 0,3% Cr
Materiale refolosibile feroase înalt
aliate cu nichel
Ni – 0,3% Min. 0,3% Ni, max. 0,1% Mo,
max. 0,,3% Cr, max. 0,3% Cu
Materiale refolosibile feroase pe
mărci
- Conform standardelor de
mărci
Materiale refolosibile feroase
nealiate pentru sârme trefilate,
speciale
- Max. 0,8% Mn, max. 0,03%
S, max. 0,03% P, max. 0,1%
Cr, max. 0,15% Ni, max.
0,15% Cu, max. 0,02% Sn,
max. 0,05% Mo, max. 0,02%
W
Clasificarea deşeurilor feroase, pregătite după standardele americane,
prevede categoriile: HMS 1; HMS 2; Schredderschrott [88].
HMS 1 (Heavy Melting Steel Scrap – HMS) cuprinde deşeuri feroase grele,
cu o grosime în medie de peste 6mm, dimensiuni 1,5x0,5x0,5mm, preparat pentru
încărcarea în cuptor. Sunt acceptate ţevi şi profiluri iar caroseriile şi roţile auto nu
sunt acceptate. Această categorie de deşeuri nu trebuie să conţină oţel beton, bare
uşoare de oţel, părţi vizibile din cupru, zinc, plumb şi aliajele lor, părţi sau resturi de
maşini.
HMS 2 (Heavy Melting Scrap – HMS) cuprinde deşeuri feroase uşoare, cu o
grosime în medie sub 6mm, dimensiuni 1,5x0,5x0,5mm, preparat pentru încărcarea
în cuptor. Dacă se doreşte o densitate mai mare atunci lungimea maximă trebuie să
fie de 1m. Poate să conţină roţi de automobile dar nu caroserii şi deşeuri de la
aparatura casnică. La fel ca cea de mai înainte, această categorie de deşeuri nu
5
trebuie să conţină oţel beton şi bare uşoare de oţel, şi nici părţi vizibile din cupru,
zinc, plumb şi aliajele lor, părţi sau resturi de maşini.
Schredderschrott (tocat) cuprinde deşeuri feroase tocate în bucăţi care nu
depăşesc mărimea de 200mm, mai mult de 95% din cantitate. În restul de 5% nu
trebuie să existe nici o bucată mai mare de 1m. Deşeurile prelucrate nu trebuie să
conţină bucăţi separate de fontă sau ambalaje metalice, precum nici părţi vizibile din
cupru, zinc, plumb şi aliajele lor şi de asemenea resturi.
Aprecierea calităţii deşeurilor feroase şi a fierului vechi se face pe baza
compoziţiei chimice şi a stării fizice.
● Compoziţia chimică
Compoziţia chimică defineşte calitatea deşeurilor feroase şi a fierului vechi
prin concentraţia elementelor metalice (Fe, Mn, Si, Ni, Cr, Mo,Cu, Sn, Sb, etc.),
nemetalice (C, S, P, etc.), steril (SiO2, Al2O3, MgO), elemente combustibile exogene
(C, H) şi diferite reziduuri, cel mai ades întâlnite fiind cele organice.
Principala problemă legată de calitatea deşeurilor feroase o reprezintă nivelul
elementelor reziduale. Sunt considerate elemente reziduale, acele elemente care
însoţesc fierul în deşeuri şi care exercită influenţe negative asupra proprietăţilor
oţelului elaborat. Ele rămân în oţel ca urmare a imposibilităţii micşorării concentraţiei
lor sub o anumită limită în timpul procesului de elaborare a oţelului prin procese
metalurgice convenţionale (reduceri, oxidări, transfer în zgură etc.) şi înrăutăţesc
calitatea acestuia prin efectele pe care le au asupra structurii şi proprietăţilor.
Sulful şi fosforul nu sunt considerate elemente reziduale deoarece
concentraţiile lor din oţeluri pot fi controlate, îndepărtarea lor sub anumite limite poate
fi realizată prin reacţii de oxidare şi transfer între topitura metalică şi zgură.
Carbonul, siliciul, manganul, borul, aluminiul sunt elemente tipice prezente cu
concentraţii predeterminate în oţeluri. Azotul, oxigenul, hidrogenul sunt cunoscute ca
gaze în oţeluri. În general elemente precum Cu, Sn, Ni, As, Sb, Cd, Pb, Zn, Mo, Bi
sunt considerate elemente reziduale. În anumite mărci de oţeluri, unele din aceste
elemente pot fi “element de aliere”. Restricţiile privind concentraţia elementelor
reziduale sunt determinate de marca de oţel elaborat.
6
Influenţa elementelor dăunătoare din oţel asupra calităţii pot fi prezentate
prin efectele pe care acestea le au asupra structurii şi proprietăţilor oţelurilor.
Plumbul este puternic insolubil atât în fierul lichid cât şi în fierul solid. Plumbul
nu se dizolvă în fazele caracteristice aliajelor Fe-C şi deci nu influenţează punctele
critice ale transformărilor de fază din sistem şi prin aceasta nu modifică parametrii de
tratament termic. De regulă, prezenţa plumbului afectează în mică măsură
caracteristicile mecanice, la temperatura camerei (rezistenţa la rupere, la curgere,
alungirea şi rezilienţa). Plumbul afectează în măsură însemnată capacitatea de
deformare a oţelurilor inoxidabile şi refractare. Astfel, prezenţa unei concentraţii de
~0,005% Pb reduce la aproape jumătate deformabilitatea la cald a oţelului inoxidabil.
Staniul este solubil în oţelul lichid, solubilitatea maximă ajunge la 12% dar în
oţelul solid, solubilitatea lui este foarte mică. Staniul conduce la fragilizarea oţelului la
prelucrarea prin deformare la cald. La ambutisarea adâncă se limitează conţinutul de
staniu sub 0,02% deoarece înrăutăţeşte plasticitatea. Oţelurile aliate destinate forjării
trebuie să fie lipsite de staniu pentru evitarea dificultăţilor de prelucrare.
Bismutul are o influenţă marcantă asupra deformabilităţii la cald a oţelurilor
inoxidabile. Prezenţa sa în compoziţia chimică a oţelului inoxidabil în proporţie de
~0,004% face ca stricţiunea la cald (1150-12000C) a oţelului inoxidabil să scadă de la
70% la ~10%.
Arseniul se dizolvă în oţelul solid, ajungând la 7% la 8300C şi formează
compusul definit FeAs2. Arseniuri complexe formează cromul şi nichelul. Împreună cu
cementita formează un eutectic ternar. În oţel este indicat un conţinut de arsen sub
0,01%. În concentraţii mai mari de 0,025%, arsenul conduce la apariţia crăpăturilor la
deformarea plastică, măreşte sensibilitatea oţelului la supraîncălzire, accentuează
fragilitatea de revenire, înrăutăţeşte proprietăţile mecanice. În oţelurile moi, adaosuri
de 0,1%As măresc rezistenţa la tracţiune, limita de curgere şi stabilitatea la
coroziune, dar se micşorează deformabilitatea şi rezilienţa. În oţelurile dure,
deformabilitatea se înrăutăţeşte sensibil.
Cuprul poate conduce la apariţia defectelor de suprafaţă, fig.3. Fragilitatea şi
crăpăturile la cald pot fi datorate unor îmbogăţiri locale ale cuprului la suprafaţa
produselor din oţel.
7
Pon
dere
a a
supr
a d
efec
telo
r d
e su
pra
faţă
, în
%
Fig.3. Influenţa conţinutului de cupru asupra defectelor de suprafaţăla barele laminate din oţel cu carbon scăzut
Dacă concentraţia cuprului depăşeşte limita de solubilitate în austenită, la
limita de grăunte, la temperaturi ridicate se formează o fază lichidă. Solubilitatea
cuprului în austenită variază între 4,5% la 8330C şi 8,5% la 10940C şi este cu mult
mai mare decât solubilitatea sa în ferită, care variază între 0,2% la temperatura
camerei şi 2% la 8330C, fig.4.
Fig.4. Diagrama de echilibru a sistemului Fe-Cu: - faza bogată în cupru ce are maximum 0,6% Fe
Adaosul de nichel în aceeaşi proporţie poate compensa efectul cuprului.
Staniul are de asemenea un rol important asupra fragilităţii la cald deoarece în
zonele bogate Cu-Sn coboară temperatura de topire. Stibiul are efecte similare cu
staniu datorită influenţei asupra solubilităţii cuprului în austenită. Elementele
cupru, nichel, staniu pot intensifica formarea ţunderului şi reduc astfel capacitatea
de decapare a benzilor. Efectul combinat al cuprului şi al altor elemente se poate
aprecia cu relaţia:
8
Cuechiv. = Cu + 10Sb + 5Sn + 2As + Ni
Influenţa elementelor reziduale asupra sudabilităţii poate fi analizată din
graficele prezentate în fig.5, prin influenţa pe care o au asupra temperaturii de
tranziţie.
Mod
ifica
rea
tem
pera
turi
i de
tran
ziţie
, în
0 C
Fig.5. Influenţa elementelor reziduale asupra modificării temperaturii de tranziţie a rezilienţei măsurate la linia de unire, pentru două procedee de sudare
● Proprietăţie fizico-mecanice ale deşeurilor feroase
Deşeurile se pot clasifica funcţie de starea fizică în tabelul 3):
- fier vechi greu, ca lingouri defecte şi incomplete, şutaje de brame, blumuri,
etc., care au peste 1700kg/m3;
- fier vechi mijlociu sau normal ce cuprinde traverse, şine, material rulant, de
construcţii, maşini, şutaje, etc., cu densitatea cuprinsă între 1.300…1.700kg/m3;
- fier vechi uşor, cel mai nepotrivit, mărunt sau voluminos care cuprinde tablă
subţire, strunjituri, sârmă, etc., ce are 800…1300kg/m3;
9
Tabelul 3Clasificarea fierului vechi utilizat în încărcătura cuptoarelor electrice cu arc
Tipul de fier vechi Caracteristici
Fier vechi mărunt
(uşor)
Dimensiuni până la 100x100x100mm,
greutate 2…7kg
Fier vechi mijlociuDimensiuni până de la 100x100x100 la
250x250x200mm, cu greutate de la 8 la 40kg
Fier vechi greu
Dimensiuni până de la 250x250x200mm până la
600x350x250mm şi greutate de la 40kg până la 1/50
din greutatea încărcăturii
Conform recomandărilor din sistemul de referinţă european, pentru deşeurile
utilizate la elaborarea oţelului în cuptor electric cu arc se recomandă următoarele
calităţi de fier vechi:
• bucăţi mijlocii: dimensiuni max.1100x600x600mm
grosime min. 10mm
masa volumică min 1,4 t/m3
• bucăţi uşoare: dimensiuni max.600x600x600mm
grosime min. 6mm
masa volumică min 1,2 t/m3
• bucăţi mărunte: dimensiuni max.200x200x200mm
grosime min. 10mm
masa volumică min 1,5 t/m3
• materiale tubulare: lungime max.600mm
diametru max. 500mm
masa volumică min 0,8 t/m3
se admit lungimi de max.1100mm în proporţie de
max.10% din masa lotului
• tocătură metalică: dimensiunea max.150x150x150mm
grosime min. 5mm
masa volumică min 0,9 t/m3
• strunjitură măruntă: lungimea aşchiei max.200mm
masa volumică min 0,9 t/m3
10
nu se admit bucăţi de oţel, fontă sau alije neferoase
• pachete mici: dimensiuni max.800x500x500mm
masa volumică min 1,2 t/m3
• strunjitură
brichetată:
masa minimă 2kg/buc
masa volumică min 3t/m3
● Controlul calităţii deşeurilor feroase
Calitatea deşeurilor se stabileşte la recepţia acestora la consumator:
- la sosirea lotului: verificarea respectării specificaţiilor existente în comenzi
şi controlul prin observare – inspecţie vizuală sau cu ajutorul unor
analizoare portabile. Inspecţia se realizează atât înainte de descărcare cât
şi în timpul descărcării din mijloacele de transport. Prin control vizual
amănunţit se poate observa existenţa componenţilor interzişi, prin
utilizarea unor vectori purtători de proprietăţi cunoscute precum motoarele
electrice etc. În unele cazuri se pot efectua determinări specifice precum
analizele chimice, prin luarea de probe reprezentative, conform
prevederilor din standarde.
- la utilizarea deşeurilor: control posterior pe baza bilanţurilor incidenţelor şi
prelucrarea statistică a informaţiilor, respectiv prin teste de topire (epruvete
obţinute prin topire-turnare şi supuse analizelor de laborator).
Controlul calităţii deşeurilor de poate urmări pe baza bilanţurilor de incidenţe
care pot fi realizate atât la furnizor cât şi la consumator (fig.6, fig.7).
11
Fig.6. Frecvenţa anuală a incidenţelor totale (în toate oţelăriile pentru toate cauzele cumulate) – control la furnizor, anul 1996
12
Fig
.7. F
recv
enţ
a in
cid
enţe
lor
tota
le (
în t
oate
oţe
lării
le p
entr
u to
ate
cau
zele
cum
ula
te)
pent
ru a
nul
199
6
Controlul se realizează şi statistic, prin curbe de regresie trasate pentru un
element (de ex. pentru cupru) sau pentru randamentul de metal (fig.8–11).
Valoarea
13
medie(conform
specificaţiilor europene)
Fig.8. Evoluţia conţinutului de cupru în deşeurile feroase din categoria E3
Valoarea medie
(conform specificaţiilor
europene)
Fig.9. Evoluţia conţinutului de cupru in deşeurile feroase din categoria E1C
Fig.10. Distribuţia cuprului în deşeurile topite
14
Fig.11. Variaţia conţinutului de cupru în probe obţinute din deşeuri topitecu maximum 0,30% Cu (efectul optimizării încărcăturilor)
2. Clasificarea deşeurilor feroase. Surse de deşeuri
2.1. Clasificarea deşeurilor feroase
Aceasta se poate fi realizată în funcţie de locul de provenienţă astfel:
- deşeu propriu (“process scrap”), denumit şi deşeu intern („internal scrap”).
El rezultă din diferite etape de elaborare, turnare sau forjare a oţelului (oţel
solidificat în pâlniile şi reţelele de turnare, în orificii, în oalele de turnare,
lingouri incomplete sau defecte, etc.) şi reprezintă ~3,4-6,6% din producţia
de oţel lichid;
- deşeuri de uzinare („post-production scrap”) care rezultă la transformarea
în produse finite din semifabricate laminate la cald sau la rece, din piesele
turnate sau forjate;
- deşeuri recuperate („post depreciation scrap”) din utilaje, mecanisme,
instalaţii, la sfârşitul duratei lor de funcţionare.
2.2. Surse de deşeuri feroase şi domenii care furnizează deşeuri feroase
Deşeurile feroase recuperate provin din două surse principale:
- sectorul industrial, prin casările de utilaje, maşini, agregate, instalaţii,
construcţii metalice, autovehicule, material rulant, nave, etc.;
- sectorul particular (colectări), prin casare de obiecte şi aparatură de uz
casnic, deşeuri menajere metalice (ambalaje, etc.).
Deşeurile proprii, în majoritatea cazurilor, sunt consumate în acelaşi loc în
care au fost generate. Deşeurile de uzinare şi cele recuperate constituie grupa de
deşeuri colectate (achiziţionate) şi sunt de regulă comercializate.
Deşeurile proprii sunt generate de procesele tehnologice din:
- sectorul furnale (urşi, scursuri, scoarţe de fontă);
15
- sectorul oţelării (oţel solidificat în pâlniile şi reţelele de turnare, în orificii, în
oalele de turnare, lingouri incomplete sau defecte, etc.);
- sectorul laminoare (şutaje, laminate cu defecte, etc.).
Deşeurile de uzinare provin din industria prelucrătoare şi cuprind:
- şutaje provenite din unităţile de prelucrări metalurgice (fabrici de ţevi, sârmă,
produse din sârmă, etc.);
- deşeuri rezultate din prelucrarea laminatelor prin tăiere etc.
- deşeuri rezultate din operaţiile de prelucrări mecanice a produselor
metalurgice prin ştanţare, ambutisare, găurire, aşchiere, etc.
Deşeuri recuperate provin din următoarele surse principale:
- sectorul industrial, prin casările de utilaje, maşini, agregate, instalaţii,
construcţii metalice, autovehicule, material rulant, nave, etc.;
- sectorul particular (colectări), prin casare de obiecte şi aparatură de uz
casnic, deşeuri menajere metalice (ambalaje, etc.).
Domeniile care furnizează deşeuri feroase sunt foarte diverse:
deşeuri casnice
- acoperişuri, grilaje şi garduri metalice
- furnituri metalice (cuie, arcuri, şilduri, balamale, încuietori, etc.)
- jucării
- unelte
- scule
aparatură scoasă din uz
- cu gabarit mare (frigidere, congelatoare, maşini de spălat rufe sau
vase, uscătoare maşini de gătit-sobe, aragazuri, aparate de aer
condiţionat, centrale termice, etc.)
- cu gabarit redus: (lămpi, aparatură de bucătărie, etc.)
deşeuri din mijloace de transport
- autoturisme
- camioane
16
- autobuze
- tractoare
deşeuri provenite din alte utilizări durabile
- aviaţie
- domeniu naval
- domeniu feroviar
- conducte transportoare produse petroliere şi gaze
- conducte, capace canalizare
deşeuri construcţii
- utilaje
- elemente de rezistenţă (profiluri, fier beton)
- poduri metalice (grinzi, platforme)
- elemente rutiere (balustrade, semne de circulaţie)
containere (ambalaje)
- cutii mâncare şi băuturi
- ambalaje produse industriale (cutii, butoaie).
3. Colectarea, depozitarea şi transportul deşeurilor feroase
Calitatea deşeurilor feroase este strict influenţată de organizarea fiecărei
activităţi din fluxul pe care deşeul îl parcurge de la producător la consumator. În
fiecare etapă trebuie să se respecte şi cele mai elementare condiţii de organizare a
colectării, depozitării şi transportului deşeurilor feroase, pentru că altfel se pot
produce pierderi de componente utile şi îmbogăţiri nedorite în componente nedorite
prin impurificare, amestecare, oxidare etc.
Pentru ca operaţia de colectare a deşeurilor la producător să aibă eficienţă
maximă din punct de vedere al reducerii riscului de impurificare prin evitarea oricărei
posibilităţi de amestecare, la locurile de generare, deşeurile trebuie colectate în cutii,
containere, boxe proprii şi bene inscripţionate cu tipul şi compoziţia chimică a fiecărui
deşeu în parte.
Regulile de depozitare pe categorii şi sorturi trebuie respectate, atât la
producătorul cât şi la consumatorul de deşeuri. La depozitarea finală a deşeurilor
trebuie să se asigure condiţii de maximă securitate pentru evitarea oricărei
17
impurificări, fiind obligatorie depozitarea pe platforme betonate şi recomandate
depozitele închise, acoperite. Totodată, se impune organizarea unor depozite
ecologice care să protejeze mediul înconjurător (evitarea poluării solului, apelor
freatice şi aerului).
Condiţii stricte care să evite impurificarea deşeurilor trebuie respectate în toate
fazele de vehiculare a deşeurilor: transport intern şi extern. Transportul deşeurilor
se poate realiza pe apă, CF sau auto. Alegerea raţională a mijlocului de transport are
la bază în primul rând distanţa dintre locul de formare şi cel de consumare a
deşeurilor. Pentru menţinerea calităţii deşeurilor este obligatorie curăţarea
mijloacelor de transport şi separarea atentă a deşeurilor în mijlocul de transport, în
cazul încărcării acestora cu mai multe categorii de deşeuri.
Reglementările privind gospodărirea deşeurilor trebuie să prevadă, în afara
măsurilor organizatorice, şi o evidenţă economică corespunzătoare. Deşeurile livrate
trebuie însoţite de certificate de calitate. Totodată, este necesară evidenţierea în
contabilitate a pierderilor metalice pe faze, a consumurilor specifice etc. Pe baza
acestora se întocmesc, atât la producător cât şi la consumator, bilanţuri metalice.
18