以熔融環原法回收煉鋼集塵灰中之有價金屬 嘉德技術開發股份有限公司 何春松 計畫緣起 由於在全球環保趨勢下 資源化產業儼然已成為本世紀重要的新興產業之一 所謂資源化產業乃以各事業之廢棄物回收後再生成原料或產品之相關產業言之 故凡生產 製造與廢棄物資源回收及再生利用之相關業別, 均屬於資源化產業之範疇 國內事業廢棄物主要來自工業 營建 農業 醫療 學校 國防等來源 依據推估每年全國事業廢棄物總產生量約為 2,825 萬公噸 1
計畫緣起 廢棄物資源化是一項具有潛力的投資 金屬資源有限, 導致全球性金屬價格上升 台灣每年新產生 15 萬公噸集塵灰, 環保署統計約有 50 萬公噸集塵灰暫存 (2008 年 ) 台灣鋼聯一號爐每年可處理 6 萬公噸, 二號爐設計容量 9 萬公噸 / 年, 目前因環評問題, 尚待努力 台灣每年產生 10,000 公噸家用廢電池, 目前環保署基管會認證之回收量約 3,000 公噸 / 年, 回收商回收分類後送往日本日本 韓國 美國美國 德國德國等國家處理 其他含有價金屬之污泥等仍缺少適當之金屬回收設施, 目前皆以固化掩埋處理 台灣 EAF Dust 的組成 2
韓國 EAF Dust 的組成 日本 EAF Dust 的組成 3
設計主要議題 Dioxin Chloride ZnO Fe 處理技術 Waelz Kiln Process-Siemens PRIMUS Process-Paul Wurth 小高爐 - 新日鐵 電爐熔融還原法 -JFE( 原 NKK) PIZO Process 感應爐熔融還原法 - Heritage & Nucor 4
熔融還原技術應用 美國 Nucor 鋼鐵採用熔融還原法回收煉鋼集塵灰中之鐵與粗氧化鋅,2007 年十月宣布預計投資 2,900 萬元美金, 興建年處理 50,000 噸集塵灰之處理工廠, 將於 2008 年底建廠完成 日本太平洋金屬太平洋金屬應用 JFE 之熔融還原技術在日本青森八戶興建處理焚化爐之熔融飛灰的氧化鋅提煉焚化爐之熔融飛灰的氧化鋅提煉廠, 總投資額 24 億日元 中國的電爐煉鋅技術電爐煉鋅技術也是採用相同的技術原理 Waelz Kiln Process 5
PRIMUS Process PRIMUS Process 6
PIZO Process 計畫目標 第一期規劃興建年處理量 35,000~40,000 公噸碳鋼電爐集塵灰及鋅錳乾電池之熔融還原爐, 並以油泥 廢塑膠 廢棄炭粉 廢棄活性炭等為熱源及還原劑, 可回收粗 ZnO( 約 US$600/t) 並產出鐵水 ( 約 US$600/t) 第二期規劃興建可投入粗氧化鋅 14,500 公噸, 產出鋅錠約 8,000t/y 之煉鋅電爐 6 座, 鋅錠可供應國內熱浸鍍鋅鋼片使用, 目前鋅錠國際市場行情每噸約 2,000 美元 第二期之金屬鋅煉製將採用中國之電爐煉鋅技術, 目前已有 80 座冶煉廠操作與興建中, 嘉德公司已取得國外技術之主導權, 並已於鋼鐵公會成立推動小組 7
計畫內容 建設一座資源回收熔融爐及配合該回收製程的壓塊及水洗等設備 主要回收 碳鋼及不鏽鋼廠所產出的煉鋼集塵灰 醫療廢棄物 廢乾電池 焚化爐飛灰 廢觸煤 廢塑膠 電鍍污泥等事業廢棄物 計劃每年回收總量為 4.5 萬噸 其中工業廢棄物約 4 萬噸 / 年, 佔全國產出量 0.3% 醫療廢棄物約 6 千噸 / 年, 佔全國產出量 40% 生產技術概述 本廠之高溫冶金熔融法提煉有價金屬的技術, 主要分為熔融還原回收金屬鐵及氧化鋅 在高溫冶金熔融技術方面是利用高溫 (1400 以上 ) 還原反應回收 Fe Ni Cr 等有價金屬於銑液中, 而所排出的爐氣則透過氧化鋅收集設備回收高濃度的 PbO ZnO 由於冶金熔融作業之溫度極高, 可將含有碳 氫化合物的廢棄物作為還原劑利用, 還原金屬氧化物後再高溫氧化成二氧化碳和水安全排放 排出之爐渣若經淬冷後呈玻璃化組織可直接回收做為路基材 徐冷凝結後經切割加工做為人造石使用 8
技術來源 日本愛知製鋼 ( 株 ) 日本 SPCO( 株 ) - 加碳劑造粒技術 - 添加物配比技術 - 礦熱熔融爐設備安裝 + 氧化鋅回收技術 - 熔融還原處理技術 - 助熔劑造粒技術高溫熔融處理集塵灰 * 熔渣成份分析 + 輥壓造粒設備安裝 * 集塵灰成份分析 + 混練造粒技術 * 銑鐵成份分析 + 輥壓造粒設備操作嘉德環境科技公司日本新東株式會社 註 : 請加註標記符號說明 * 表示我國已有之技術 產品 ( 並註明企業或機構名稱 ) + 表示我國正在發展之技術 產品 ( 並註明企業或機構名稱 ) - 表示我國尚未發展之技術 產品 粗氧化鋅產品組成 熔融還原爐產生之粗氧化鋅組成 (%)- 尚未建廠完成, 組成係屬推估而得 Fe 2 O 5 FeO C CaO SiO 2 MgO Al 2 O 3 MnO PO 3 Cl Na+K Z H O PbO F S Other 2.33 0.11 0.11 0.22 0.11 0.11 0.0 0.56 0.0 9.5 7.4 68.6 8.3 0.9 0.0 0.22 Waelz kiln 產生之粗氧化鋅組成 (%)- 目前操作中之工廠的實測值 Zn FeO Cl F Pb SiO 2 Cu 48.6-55.6 2.3-5.2 11.40-12.5 0.42 5.9-7.0 0.8-2.9 0.08-0.15 9
資源產物的成份管制目標 成份管制項目生鐵爐渣氧化鋅 ( 二次集塵灰 ) C >3.50% - - Si <1.40% - - Mn >0.40% - - P <0.050% - - S <0.050% - - Fe >92% - - Pb - <5.0ppm - Cd - <1.00ppm - (CaO+MgO)/SiO 2-1.0~1.3 - ZnO - - >50% Cl - - <12.0% 建廠核心技術原理 熔融還原技術 (Smelting Reduction Technology) 本項技術係與日本 JFE-Steel( 株 )( 前 NKK 及 KSC) 集團技術合作 10
嘉德技術開發股份有限公司 JRCM 鋅金屬回收技術 熔融還原技術原理 11
熔融還原技術流程 (JFE) Coke EAF dust EAF Dust hopper Pelletizer Coke hopper Mixer Hopper Transformer Bag filter Mixing dust (Coke+EAF dust) Offgas Refined dust Recycle dust Stack Fan Cyclone EAF dust treatment furnace Slag Metal Bottom bubbling Refined dust hopper Pelletizer Flowsheet Refined dust 24 12
25 26 13
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原料貯槽 C,CaO,CaF 2,Al 渣 ( 回收資源 ) 煉鋼集塵灰 鋼飛灰銅污泥 廢觸媒醫療廢棄物 PE 廢塑膠 PP PS 廢油泥廢電池電鍍污泥 一般 不銹 Fe.Pb.Zn.Ni.Cr 回收 Cao.SiO 2. 造渣 Cu..Mn 回收 Fe.Ni 回收 Fe.C 回收 C 回收熱源 1580~8000kcal/kg Mn.Pb.Ni.Zn 回收 Cr.Ni 回收 玻璃化爐渣 路基材 造塊 45 32 25 mm 爐渣 1650 鋼液 熔融爐 C,O 2 噴入 排氣 1200 銑鐵合金鐵回收 ZnO 收集設備燃燒塔 冷卻塔 收集濾袋 粗 ZnO 回收 噴燃器 電爐 煉鋅爐設備 冷凝收集設備 金屬 Zn. Pb 回收 15
空氣汙染防制系統 16
面積 8580.78m 2 34 17
35 爐體與爐渣貯槽 18
備用爐體 19