ملف العدد(1): تأثير انبعاثات الهواء والمبادئ التوجيهيَّة للسلامة بصناعة الصُّلب

أفران الصهر والأكسجين الأساسية Blast and Basic Oxygen furnaces (BF و BOF) وفرن القوس الكهربائي (electric arc furnace (EAF

التأثيرات والإدارة الخاصَّة بالصِّناعة:

يُقدِّم القسم التالي مُلخَّصًا لقضايا البيئة والسلامة المرتبطة بتصنيع الصُّلب، والَّتي تحدث أثناء المرحلة التشغيليَّة، إلى جانب توصيات لإدارتها، ويتمُّ توفير توصيات لإدارة قضايا البيئة والسلامة المُشْتركة في معظم المنشآت الصناعيَّة الكبيرة خلال مرحلتي البناء وإيقاف التَّشغيل في المبادئ التوجيهيَّة العامَّة للبيئة والسلامة.

1. التأثير البيئي:

تشمل القضايا البيئيَّة المرتبطة بتصنيع الصُّلب في المقام الأول ما يلي:

• انبعاثات الهواء.
• النُّفايات الصلبة. 
• مياه الصرف الصحي.
• الضوضاء.

أولًا: انبعاثات الهواء:

يمكن توليد انبعاثات الهواء من محطات الطاقة الحبيسة التي تعمل بغاز المنتج الثانوي (مثل: غاز فرن الكوك  [COG]، وغاز الأفران العالية [BF]، وغاز فرن الأكسجين الأساسي [BOF])، وترد في المبادئ التوجيهيَّة العامة للبيئة والسلامة إرشادات لإدارة الانبعاثات من مصادر الاحتراق الصغيرة الَّتي تصل سعتها إلى (50 ميغاوات حراري)، بما في ذلك المبادئ التوجيهيَّة لانبعاثات العادم، ويتمُّ توفير إرشادات للمرافق ذات قدرات توليد الطاقة الَّتي تزيد عن (50 ميجاوات) في إرشادات البيئة والسلامة للطاقة الحراريَّة.

• الجسيمات:

 يمكن توليد الجُسَيمات  (PM) في كلِّ خطوة من خطوات العمليَّة، وقد تحتوي على تركيزات متفاوتة من الأكاسيد المعدنيَّة والمعادن (مثل: الزرنيخ، والكادميوم، والزئبق، والرصاص، والنيكل، والكروم، والزنك، والمنغنيز)، وأكاسيد المعادن. 

والمصادر تشمل أنشطة الصهر والتكرير (BF، BOF، EAF)، وأفران التدفئة (حسَب نوع الوقود المستخدم)، والإجراءات الميكانيكيَّة (مثل: التجليخ والطحن)، والتعامل مع المواد (على سبيل المثال: المواد الخام، والمواد المُضَافة، والمُعَاد تدويرها، والنُّفايات والمنتجات الثانوية)، وتشمل المصادر الإضافيَّة لانبعاثات الجُسَيمات  (PM) تخزين الفحم، ونَقْله وشَحْنه، والتكويك، والإخراج من الأفران، والتبريد السريع.

• أكاسيد النيتروجين:

 تنتج انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOX) عن ارتفاع درجة حرارة الفرن، وأكسدة النيتروجين، وترتبط انبعاثات أكاسيد النيتروجين بعمليات التلبيد، وعمليات مصنع التحبيب، واحتراق الوقود لإشعال أفران فحم الكوك، بما في ذلك احتراق غاز فرن الكوك المُعَاد تدويره، والمواقد كوبر، والمواقد الساخنة المستخدمة في عمليات الأفران العالية، واستخدام غازات المعالجة، أو ارتفاع درجة حرارة احتراق الهواء في فرن إعادة التَّسخين، وأفران التلدين، ومن معالجة أسطح المعادن بمزيجٍ من الأحماض، فضلًا عن الكثير من المصادر الأخرى.

ويتمُّ تناول التقنيات العامَّة المُوصَى بها لمَنْع ومكافحة توليد أكاسيد النيتروجين في المبادئ التوجيهيَّة العامة للبيئة والسلامة، وتشمل التقنيات المحددة الأخرى المُوصَى بها لمنع انبعاثات أكاسيد النيتروجين، والتحكُّم فيها في عمليات الصلب ما يلي:

• إعادة تدوير الغازات العادمة.
• استخدام بطاريات الأفران المُزوَّدة بأنظمة مُتعدِّدة المراحل لإمداد الهواء.
• اعتماد أسلوب الاحتراق المخمد داخل أفران الأكسجين القاعدي  BOF.

• ثانـي أكسيد الكبريت:

ترتبط انبعاثات ثانـي أكسيد الكبريت  (SO2) بشكلٍ أساسي باحتراق مُركَّبات الكبريت في مواد التلبيد، والتي يتمُّ إدخالها بشكل أساسي من خلال استخدام سقاط فحم الكوك، وقد تنتج انبعاثات  SO2 أيضًا أثناء عملية تصليد الحبيبات، ومن الحرق داخل فرن الكوك، ويَعْتمد مستوى انبعاث SO2 في غازات النُّفايات الناتجة عن أفران إعادة التَّسخين والتلدين على محتوى الكبريت في الوقود المستخدم.

ويتمُّ تناول التقنيات العامَّة المُوصَى بها لمَنْع ومراقبة توليد انبعاثات  SO2 في المبادئ التوجيهيَّة العامَّة للبيئة والسلامة، وتشمل التقنيات المُحدَّدة الأخرى المُوصَى بها للوقاية من  SO2، ومكافحته ما يلي:

• اختيار المواد الأوليَّة الخام ذات المحتوى المنخفض من الكبريت.
• تقليل محتوى الكبريت في الوقود.
• إضافة مواد ماصَّة؛ مثل: الجير المائي  [Ca(OH)2]، أو أكسيد الكالسيوم  (CaO)، أو الرَّماد المتطاير الَّذي يحتوي على نسبة عالية من  CaO يتمُّ حَقْنه في مخرج غاز العادم قبل التَّرشيح.
• تركيب أنظمة التَّنظيف الرطب بالغاز في نظامٍ مُخصَّصٍ للتجميع، وإزالة الغبار.
• استخدام حقن الغسيل الرطب باستخدام مزيج الطين الذي يحتوي على كربونات الكالسيوم، أو أكسيد الكالسيوم، أو كلس مطفي (CaCO3) أو CaO أو Ca(OH)2 9.
• استخدام جهاز لغسل الغاز بالطريقة الجافَّة إذا لزم الأمر.
• أول أكسيد الكربون:

تشمل مصادر أوَّل أكسيد الكربون (CO) الغازات العادمة الناتجة عن الناقل المتحرِّك لشبكة مصبعات التلبيد، وفرن فحم الكوك، وأفران الأكسجين القاعدي، والأفران العالية، وأفران القوس الكهربائي  BOF و BF و EAF، ويتمُّ إنشاء ثاني أكسيد الكربون من أكسدة فحم الكوك في عمليات الصهر والاختزال، ومن أكسدة أقطاب الجرافيت والكربون الآتـي من أحواض المعادن المنصهرة أثناء مراحل الصهر والتنقية داخل أفران القوس الكهربائي  EAFs، وتشمل تقنيات السلامة، ومنع التلوث، ومكافحته المُوصَى بها للحدِّ من انبعاثات ثانـي أكسيد الكربون ما يلي:

• التقاط كامل للغازات المنبعثة من فرن فحم الكوك، والأفران العالية، وأفران الأكسجين القاعدي BF وBOF.
• إعادة تَدْوير الغازات المحتوية على ثانـي أكسيد الكربون.
• استخدام مُمَارسات الخبث الرغوي في عمليَّات أفران القوس الكهربائي  EAF.

• الكلوريدات والفلورايد:
• توجد الكلوريدات والفلورايد في الخام، وتميل إلى تكوين حمض الهيدروفلوريك (HF)، وحمض الهيدروكلوريك (HCl)، والكلوريدات القلوية أثناء عمليات التلبيد والتحبيب، وقد ينشأ  HF وHCl من الغاز في عملية  EAF؛ اعتمادًا على جودة الخردة المشحونة، وتنشأ انبعاثات كلوريد الهيدروجين من خطوط معالجة أسطح المعادن (نوع حمض الهيدروكلوريك)، وتتطلَّب استخدام أنظمة استرداد حمض الهيدروكلوريك، وتشمل تقنيات مَنْع التلوث والسيطرة عليه ما يلي:
• استخدام تقنيات إزالة الغبار الجاف، أو الفرك الرطب، والَّتي يتمُّ تركيبها – عادةً – للتحكُّم في انبعاثات الجسيمات، وأكسيد الكبريت على التوالي.
• التحكُّم في مدخلات الكلور عَبْر المواد الخام من خلال عمليَّة اختيار المواد.
• تجنُّب الرَّش بمياه البحر.
• إذا كان من الضروري استبعاد الكلور من النظام، فلا يَنْبغي إعادة تدوير الأجزاء الدقيقة الغنيَّة بالكلور من غبار المرشح إلى تغذية التلبيد (على الرغم من أنَّه من الأفضل – عمومًا – إعادة تدوير جميع المُخلَّفات الحاملة للحديد الناتجة عن العمليات).

• المُركَّبات العُضْوية المتطايرة وHAPs العضوية:

قد تنبعث المُركَّبات العضوية المتطايرة (VOC)، والهيدروكربونات العطريَّة المتعدِّدة النواة  (PAH) من مراحل مختلفة في تصنيع الصُّلب بما في ذلك من الغاز في عمليَّات التلبيد والتحبيب بسبب دخول الزَّيت إلى تغذية التلبيد أو التحبيب (بشكل رئيس من خلال إضافة قشور وأكاسيد الدرفلة)؛ من أفران فحم الكوك، والتبريد السريع، ومصنع المنتجات الثانوية، ومن  EAF، خاصةً عند إضافة الفحم على شكل كتل إلى سلَّة الخردة، وقد يكون PAH موجودًا أيضًا في مدخلات خردة  EAF، ولكن قد يتمُّ تشكيله أيضًا أثناء تشغيل EAF، وقد تنشأ الهيدروكربونات وانبعاثات الزَّيت الضبابي أيضًا من عمليات مطحنة الدرفلة على البارد (المطحنة التَّرادفية).

وتشمل تقنيات مَنْع التلوث والتحكُّم المُوصَى به لانبعاثات المُركَّبات العضوية المتطايرة التدابير المتكاملة للعملية التالية:

• معالجة موازين المطحنة مُسْبقًا من خلال ممارسات؛ مثل: الغسيل بالضغط؛ لتقليل محتوى الزيت.
• تحسين ممارسات التشغيل، ولا سيَّما التحكُّم في الاحتراق ودرجة الحرارة.
• تقليل مدخلات الزيت عَبْر الغبار، ومقياس المطحنة من خلال استخدام تقنيات التَّنظيف الجيد في مصنع الدرفلة.
• استخدام أنظمة متقدِّمة لجمع الانبعاثات، وإزالة الضباب (مثل: مرشحات الأكياس المطليَّة مُسْبقًا).
• إعادة تدوير الغاز المنبعث.
• معالجة الغازات المُلْتقطة من خلال أنظمة الالتقاط عقب الاحتراق، أو التَّنظيف الكيميائي، أو الترشيح الحيوي.
• معادن:

قد تكون المعادن الثقيلة موجودةً في أبخرة الغاز الناتجة عن العمليات الحرارية، وتعتمد كميَّة انبعاثات المعادن على نوع العملية المعين، وعلى تكوين المواد الخام (خام الحديد والخردة)، وقد تحتوي الجُسَيمات من مصنع التلبيد BF، BOF، وEAF على الزنك (الذي يحتوي على أعلى عامل انبعاث في  EAFs، خاصةً إذا تمَّ استخدام خردة الصلب المجلفن): كادميوم، رصاص، نيكل، زئبق، منغنيز، والكروم.

• غازات الدَّفيئة  (GHGs):

مرافق تصنيع الصُّلب كثيفة الاستهلاك للطاقة، وقد تنبعث منها كميَّات كبيرة من ثانـي أكسيد الكربون (CO2)، ويتمُّ توليد انبعاثات غازات الدَّفيئة من مصانع الصلب المتكاملة بشكلٍ أساسيٍّ من احتراق الوقود الأحفوري؛ مثل: الفحم؛ للحصول على الطاقة (الحرارة)، وتقليل الخام، وإنتاج الطاقة الكهربائيَّة، واستخدام الجير كمادة وسيطة، ويُقدَّر متوسط قيمة كثافة ثانـي أكسيد الكربون في القطاع بـ (0.4 طن  C /طن من الفولاذ الخام).

الخاتمة:

تتضمَّن إرشادات البيئة والسَّلامة لمصانع الصلب المتكاملة معلومات ذات صلة بتصنيع الحديد الخام، والصلب الخام، أو منخفض السَّبائك من خام الحديد، وسبائك الحديد، وينطبق على تصنيع فحم الكوك المعدنـي، وإنتاج الحديد والصلب الأوَّلي في أفران الانفجار، والأكسجين الأساسية  Blast and Basic Oxygen furnaces (BF و BOF)، وإعادة تدوير الخردة المعدنيَّة في عملية فرن القوس الكهربائي  electric arc furnace (EAF)؛ وإنتاج المنتجات شبه المُصنَّعة، وأنشطة الدرفلة السَّاخنة والباردة، ويمكن توليد انبعاثات الهواء من محطَّات الطاقة الحبيسة الَّتي تعمل بغاز المنتج الثانوي (مثل: غاز فرن الكوك  [COG]، وغاز الأفران العالية [BF]، وغاز فرن الأكسجين الأساسي BOF، ويتمُّ توفير إرشادات للمرافق ذات قدرات توليد الطاقة الَّتي تزيد عن (50 ميجاوات) في إرشادات البيئة والسلامة للطاقة الحرارية.

العدد51-إبريل2025