Hide/Show Apps

Demir-çelik ve çinko endüstrilerinden çıkan ve metal oksit içeren atıkların kükürtlü hidrojen gazının giderilmesinde kullanılması

Ülkemizde bulunan entegre demir-çelik tesisleri yılda yaklaşık 4-5 milyon ton çelik üretmekte, bu üretimden yaklaşık 1.5-2 milyon ton cüruf hasıl olmaktadır. Bu cüruf FeO, MnO, CaO, vs. gibi metal oksitleri açısından zengin olmasına rağmen, cüruf için bugüne kadar yapı ve çimento sanayiinden başka yararlı bir kullanım alanı bulunamamıştır. Ayrıca çinko endüstrisi atıklarında da önemli miktarda ZnO ve FeO bulunmaktadır. Büyük bir olasılıkla bu atıklardan çeşitli endüstrilerden çıkan ve $H_2S$ içeren atık gazların temizlenmesinde yararlanılabilir. ayrıca, kömürün gazlaştırılmasına dayanan termik santrallerde (Entegre Gazlaştırma Kombine Çevrim-EGKÇ) üretilen kömür gazı kirletici bileşikler olarak $H_2S$ ve diğer kükürtlü gazları içermektedir. Bu gazların uygun ve ekonomik bir sorbent ile kömür gazından uzaklaştırılması gerekmektedir. Demir-çelik ve çinko endüstrilerinden çıkan atık maddeler kükürtlü gazların kömür gazından uzaklaştırılması için potansiyel adaylardır. Bu atık maddeler oldukça bol ve nispeten ucuzdurlar. Bu araştırmanın amacı, demir-çelik ve çinko endüstrisi cürufunun $H_2S$ gazının temizlenmesini sağlayabilecek bir sorbent olarak kullanılma olasılığını araştırmak ve prosesi ekonomik olarak değerlendirmektir. Bu atık maddeler labaratuvarımızda $H_2S$ sorbenti olarak değişik deneysel koşullarda denenmiş, sorbent kapasitesi ve rejenerasyon performansı yönünden incelenmiştir. Araştırmada iç çapı 25 mm olan kuartz bir reaktör ve $H_2S$ içeren simüle edilmiş gaz karışımı kullanılmıştır. 400-600$\circ$C reaksiyon sıcaklıklarında ve 1000ppmv giriş $H_2S$ konsantrasyonlarında sulfidasyon "Breakthrough" eğrileri elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, sorbent olarak denen demir-çelik ve çinko atık maddelerinin kükürtlü gazların giderilmesinde düşük maliyetli sorbent olarak kullanılmaya aday oldukları görülmüştür. Sonuçlar sorbent kapasitesinin reaksiyon sıcaklığı ile arttığını göstermiştir. Hem çelikhane hem de çinko cüruflareı için en yüksek verim 600$\circ$C ve 1000 ppmv $H_2S$ konsantrasyonunda elde edilmiştir. Bunlara karşılık gelen "Breakthrough" zamanları sırası ile 680 ve 1530 dakikadır. Her iki atık maddenin de 2000 ppmv $H_2S$ giriş konsantrasyonunu breakthrough' dan önce 1-2 ppmv seviyesine indirdiği gözlenmiştir. Sülfidasyon deneylerinden sonra yapılan XRD analizleri, sorbentlerde FeS ve CaS oluştuğunu göstermiştir. Genel olarak çinko cürufu çelikhane cürufundan daha iyi sonuçlar vermiştir. Ağırlıkça değişik oranlarda hazırlanan çelikhane ve çinko cürufu karışımları da sorbent olarak denenmiş ve iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunlardan ağırlıkça %75 çinko ile %25 çelikhane cürufundan oluşturulan ve WM-3 diye nitelenen atık karışımının 500$\circ$C reaksiyon sıcaklığında ve 2000 ppmv $H_2S$ konsantrasyonunda diğerlerinden, ayrıca yanlızca çinko atığından oluşan sorbentlerden bile daha iyi sorbent kapasitesi ve verimi sağladığı gözlenmiştir. sorbentlerde ardışık sülfidasyon ve rejenerasyon testleri de uygulanmış ve çinko cürufunun bu testlerde çelikhane cürufundan daha iyi sonuçlar verdiği saptanmıştır. Çinko cürufu kolayca rejenere edilebilirken, çelikhane cürufunun sorbent kapasitesi üçüncü sülfidasyon sonrası önemli oranda düşmüştür. Rejenerasyon sırasında önemli miktarlarda $SO_2$ gazı çıkışı gözlenmiştir. Elde edilen $SO_2$ gazı da sülfürik asit üretiminde kullanılabilir.