بخشی از مقاله
چکیده
یکی از نگرانیهاي اصلی صنعت آهن و فولاد مدیریت حجم بالاي پسماندها - سرباره، لجن و غبار - است. بیش از 90 درصد میزان پسماند جامد صنعت آهن و فولاد را سرباره تشکیل میدهد. کاهش میزان پسماندها، استفاده مجدد و بازیافت آنها علاوه بر جنبههاي زیستمحیطی میتواند منافع اقتصادي نیز به همراه داشته باشدهر. چند به کارگیري پسماندهاي صنعت آهن و فولاد مخصوصاً سرباره در کاربردهاي ساخت و ساز و صنعت در گذشته مورد توجه بوده است ولی استفاده از آن در کاربردهاي زیستمحیطی اخیراً با استقبال زیادي روبرو است.
از جمله فناوريهاي نوین در استفاده از پسماندهاي صنعت آهن و فولاد در بخش محیط زیست میتوان به تولید جاذب، فیلترهاي تصفیه، پوشش روزانه لندفیل، تثبیت پسماندها، بلوكهاي دریایی و پوشانندههاي شنی، کاهش پدیده جزیره حرارتی و کنترل فرسایش بادي اشاره کرد. با توجه به رشد روزافزون صنایع آهن و فولاد در ایران و حجم بالاي پسماند - سالانه نزدیک به بیش از 2 میلیون تن سرباره - ، توسعه فناوريهاي نوین در استفاده مجدد این پسماندها نقش مؤثري در کاهش بار آلودگی این صنایع به دنبال خواهد داشت.
مقدمه
گسترش وپیشرفت تمدن منجر به افزایش روزافزون پسماندهاي صنعتی گردیده است. فرآیندهاي فولادسازي نقش مهمی در تولید ضایعات صنعتی ایفا میکنند. کاهش میزان این پسماندها و دفع آنها یکی از چالشهاي مهم جوامع به شمار میآید. به کارگیري پسماندهاي صنایع آهن و فولاد مزایایی همچون حفاظت از ذخایر طبیعی، کاهش میزان انرژي، کاهش هزینه هاي دفع و کاهش میزان انتشار گازهاي گلخانهاي حاصل را به دنبال دارد .[1] غبار، لجن و سرباره اصلیترین پسماندهاي صنعت آهن و فولاد هستند.
در طول فرآیند تولید فولاد، 2-4 تن پسماند در هر تن فولاد تولید میشود و بیشترین حجم پسماندهاي جامد صنعت آهن و فولاد را سرباره - %90 - تشکیل میدهد .[2] در ایران نیز سالانه نزدیک به بیش از 2 میلیون تن سرباره تولید می شود که با توجه به رشد روزافزون صنایع آهن و فولاد، این میزان افزایش مییابد
این پسماندها به دلیل دارا بودن ویژگیهاي خاص همچون سمی بودن - به دلیل وجود فلزات سنگین مانند کادمیوم، سرب، آرسنیک - ، حضور عناصر با ارزش در ساختار آنها - روي، آهن، تیتانیوم - و پتانسیل بالقوه براي مصرف در صنایع و سایر بخشها بسیار مورد توجه هستند. هر چند استفاده از سرباره در کاربردهاي ساخت و ساز و مصارف صنعتی جز روشهاي معمول به کارگیري سرباره است .اما یکی از جنبههاي مهم استفاده از پسماندهاي فولادسازي در کاربردهاي زیست محیطی است که در ادامه به معرفی برخی فناوريهاي نوین به کارگیري آنها در حوزه محیطزیست اشاره میگردد.
جاذب آلاینده هاي زیست محیطی
حضور کربن و اکسیدهاي فلزي در ساختار ضایعات کوره بلند و فولادسازي - لجن، غبار و سرباره - و همچنین هزینه پایین و فراوانی این ضایعات، پتانسیل آنها را به عنوان جاذب براي حذف آلایندههاي محیطی افزایش داده است. این اکسیدها به خصوص اکسیدهاي آهن به دلیل ارتقا مکانسیمهاي جذب همچون باندهاي شیمیایی، الکتروستاتیک، تبادل لیگاندها و غیره کارایی بالایی در جذب نشان میدهند. حضور میزان کل کربن آلی - TOC - 1 در پسماندهاي آهن و فولاد به خصوص در لجن کنورتر اکسیژن قلیایی - %37 - در مقایسه با لجن و غبارکوره بلند - کمتر از - %10 کارایی بالاي آنها را - بیش از - %90 در حذف رنگها و امولسیونهاي نفتی اثبات کرده است
همچنین ترکیباتی مثل CaO و MgO و سایر اکسیدهاي فلزي مؤثرترین جاذب ها براي حذف فلزات سنگین در محلولهاي خنثی و قلیائی هستند. استفاه از ضایعات فولادسازي براي حذف ترکیباتی همچون فنول، رنگها، فلزات - نیکل، آرسنیک، مس، سرب - ، آفت کشها، فسفر و غیره ﮔﺰارش شده است
فیلتر تصفیه
سرباره فولادسازي به دلیل ماهیت قلیایی، وجود تخلخل و به تبع آن افزایش سطح ویژه، قابلیت نفوذ و هدایت هیدرولیکی بالا میتواند به عنوان محیطی مناسب به عنوان فیلتر در تصفیهخانه فاضلاب، رواناب سطحی، خروجی مزارع و صنایع مورد استفاده قرار گیرد. آب تصفیه شده توسط سرباره میتواند در کاربردهایی مثل آبیاري زمین هاي ورزشی، محصولات کشاورزي و غیره که نیاز به استانداردهاي آب آشامیدنی ندارند مورد استفاده قرار گیرد. این نوع فیلترها به دلیل قلیایی بودن و وجود ترکیبات آهک و منیزیم باعث کاهش و خنثی کردن فاضلابهاي اسیدي مثل زه آبهاي اسیدي معادن - AMD - 1 میگردند. به هر حال از آن جایی که سرباره حاوي انواع فلزات سنگین میباشد و در شرایط اسیدي احتمال آبشویی فلزات وجود دارد. بنابراین بهتر است قبل از به کارگیري سرباره در تصفیه زه آب اسیدي پتانسیل آبشویی فلزات در سرباره بررسی گردد
پوشش روزانه لندفیل و تثبیت پسماندها
از جمله پوششهاي اصلی لندفیل رسها یا لایههاي ژئوسنتزي هستند. براي حفاظت از منابع کانیهاي رسی استفاده از مواد جایگزین میتواند مؤثر باشد. پسماندهاي فولادسازي مثل غبار و سرباره به دلیل ویژگیهایی مثل سطح سخت و با دوام، خاصیت قلیایی، عدم نفوذپذیري، هدایت هیدرولیکی پایین - 10-11 ms-1 - و غیره میتواند به پوشش روزانه لندفیل براي جلوگیري از انتشار مواد آلاینده از لندفیل×استفاده شود. هر چند هدایت هیدرولیکی سرباره در محدوده رسهاي ژئوسنتزي میباشد . - <5 10-11 ms-1 - به هرحال بهتر است مطالعات پیش زمینه در به کارگیري سرباره با در نظرگرفتن محتواي پسماندها از لحاظ خطرات زیست محیطی انجام گیرد
همچنین حضور کلسیم و فسفر در سرباره و خاصیت بازي آن منجر به تثبیت و رسوب برخی فلزات در پسماند میگردد. سرباره هاي کوره بلند به دلیل تشکیل محصولی با نام اترینجیت2 - کلسیم سولفو آلومینات هیدراته - 3 که داراي قابلیت انتقال و چسبندگی بالایی است میتواند براي تثبی ت پسماندها و جلوگیري از تحرك آلایندههاي فلزي همچون آرسنیک، کروم و غیره مورد استفاده قرار گیرد. به هرحال در مورد انتشار طولانی مدت آنها باید تحقیقات بیشتري صورت گیرد
