SVEUILITE U SPLITU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

SEMINARSKI RAD

RECIKLAA GVOA

Marinko Garbati Frano Boko

Split, lipanj 2011.

SADRAJ

1 2 3

UVOD ................................................................................................................................. 3 RECIKLIRANJE MATERIJALA ...................................................................................... 4 PROIZVODNJA ELIKA ................................................................................................. 6 3.1 3.2 3.3 Uvod ............................................................................................................................ 6 Dananji postupci proizvodnje elika .......................................................................... 7 Uloga i znaaj elika u nacionalnom gospodarstvu ..................................................... 8

4 5

ZAKONSKE REGULATIVE ........................................................................................... 10 LITERATURA ................................................................................................................. 14

2

1

UVOD

Metal se proizvodi od prirodnih sirovina, ruda, koje ine znatan dio dravnog bogatstva. Radi se o neobnovljivim izvorima energije, ije se zalihe nerazumnim troenjem iscrpljuju. Osim kontrole troenja, potrebno ga je reciklirati. Na taj nain e se sauvati resursi, smanjiti potronja struje, kemikalija i vode pri proizvodnji, smanjiti koliine otpada i sauvati okoli. U domainstvima je vei dio starog metala magnetino eljezo. esto su povrinski slojevi metala presvueni cinkom, kalajom, kromom, kadmijem, aluminijem, a jedan sakupljeni dio su teki metali. Metalni otpaci sainjavaju zapaeni potencijal kojeg treba odvojeno sakupljati. [1]

Slika 1.1 Recikliranje starog eljeza[1] Razlozi za odvojeno sakupljanje Mjere dugoroni ugovor sa sakupljaima, detaljne informacije stanovnitvu o eljenom kvalitetu metala, obratiti panju na ponovno koritenje istih stvari i prodaju metalnih dijelova. rastereenje zajednikog otpada, oprez kod zaliha sirovina, dobra reciklaa metala, tehnika reciklae je ve dugo postojana i koritena, uteda energije nasuprot novoj produkciji.

3

2

RECIKLIRANJE MATERIJALA

Koliine odbaenih materijala u prirodi u izravnoj su vezi s koliinama proizvedenih dobara. Recikliranje je ponovna uporaba iskoritenih, odnosno odbaenih materijala za istu ili razliitu svrhu, s prethodnom doradom ili bez nje. Sve je oitije da nastaje nova grana industrijeafter sales service, koja razvija postupke viestruke uporabe dijelova opreme. Uloga recikliranja i regeneriranja poglavito je ekonomska i ekoloka, a osnovne prednosti su: ouvanje zaliha neobnovljivih izvora sirovina preradom odbaenih ili otpadnih materijala. U Njemakoj je recimo npr. 1990. recikliranjem bilo pokriveno oko 60% potronje elika Uteda energije pri dobivanju materijala iz sekundarnih sirovina Zatita okolia smanjivanjem koliine deponiranog otpada u okoli Danas se razvijaju metode za procjenu utjecaja svih procesa proizvodnje-od dobivanja materijala do recikliranja i unitenja proizvoda i materijala za okoli. tzv. Life Cycle Analysis. Ove metode slue za vrednovanje alternativnih i novih proizvoda, materijala i tehnologija, pri emu se bilanciraju: utroak energije, koliine otpadnih tvari, materijala i tetnih plinova, ukupni trokovi i dr. Promatrajui proizvod kao oblikovani materijal, moe se rei da je prerada otpada kao sekundarne sirovine najnii stupanj recikliranja. Kako se pri tome gubi oblik proizvoda, prikladno je govoriti o recikliranju materijala (Werkstoffrckgewinnung, Materialsrecycling)). Ovom vrstom recikliranja postiu se znaajni ekoloki i ekonomski efekti. Potekoe koje se pri tome javljaju odnose se na razdvajanje pojedinih vrstamaterijala i postizanje zadovoljavajue istoe, odnosno kvalitete recikliranih materijala.[3]

4

Slika 2.1 Izdvajanje materijala kod prerade odbaenih automobila[3] Proteklih desetak godina recikliranje se zasnivalo na preradi dotrajalih proizvoda u sekundarnu sirovinu (recikliranje materijala). Zbog sve vee koliine otpada kojega je trebalo preraditi izgraena su posebna postrojenja za usitnjavanja, razdvajanja i razvrstavanja materijala. Slika 2.1 shematski prikazuje [4, 5] faze razdvajanja materijala kod prerade starih automobila, velikih kuanskih aparata i sl. Mlinovi ekiari (Shredder), snage 2000-3000 kW, usitnjavaju po 3 automobila u minuti. Usitnjeni dijelovi prolaze zranu, magnetsku, plivajuu i talonu separaciju. Danas npr. u Njemakoj ima oko 47 takvih postrojenja u kojima se, pored ostalog, reciklira 95% starih automobila. U zemljama Europske zajednice godinje dotrajava oko 9 milijuna automobila, a 2000. godine se oekuje 12 milijuna [6]. Ako je svaki teak u prosjeku jednu tonu, to dovoljno govori o koliini i trendu porasta. Prema podacima [6] Europskog udruenja proizvoaa automobila (ACEA) oko 75% materijala se ponovno koristi (gotovo svi metali i neto plastike). Ostali materijali (tekstil, staklo, koa, lak, elastomeri i dr.) ne mogu se ovim postupkom reciklirati nego se odlau u okolinu. Do 2002. godinese planira postotak recikliranja poveati na 85%, a 2015. g. na 95%.

5

33.1

PROIZVODNJA ELIKAUvod

Poznato je da je proizvodnja istog eljeza teak i skup proces. isto eljezo koristi se samo za specijalne namjene. U usporedbi s istim eljezom, elici (eljezna legura koja sadri najvie 2% ugljika) imaju vea mehanika svojstva, a time i iroko podruje primjene (u svim industrijskim granama kao i u svakodnevnom ivotu). Modernija proizvodnja elika datira od 1856. g. kada je Henry Bessemer predloio jeftin i jednostavan proces za masovnu proizvodnju lijevanog elika upuhivanjem zraka u rastaljeno sirovo eljezo (specijalni konvertori obzidani kiselim vatrostalnim materijalom). U Francuskoj su 1865. g. Emile i Pierre Martin uspjeli rastaliti elik iz sirovog eljeza i elinog otpada u pei s otvorenim ognjitem ( SM postupak ). Bessemerov i SM procesi proizvodnje elika bili su osnova za snaan industrijski razvoj zemalja. Za manje od 100 godina svjetska proizvodnja elika poveana je za faktor 1000 (od 330000 t u 1868. god. na 326mln. t u 1960. god.). U drugoj polovici 20. st. putene su u proizvodnju elektrolune pei ( ELP ) u cilju recikliranja elinog otpada i proizvodnje konstrukcijskih elika. Na kraju 1950-ih godina primjena kisika u proizvodnji elika postala je uobiajena praksa posebica primjenom LD ( Linz-Donawitz ) konvertorskog postupka. U samo 10 godina ( od 1960. do 1970. godine ) proizvodnja elika u svijetu poveana je od 346 mln. t na 603 mln. t. U zadnje vrijeme pojavili su se procesi pretaljivanja koji ukljuuju vakuum- indukcijsko pretaljivanje, vakuum-luno pretaljivanje, pretaljivanje pod elektrotroskom, pretaljivanje elika elektronskim snopom i plazma lune pei. Radi uklanjanja tetnih primjesa te izjednjaavanja sastava i temperature elika u loncu, elik se podvrgava vakuumskoj obradi, obradi tekuim ili prakastim smjesam ili fero-legurama, elektromagnetskom mijeanju itd. Svi ovi postupci su poznati pod imenom sekundarna metalurgija ili procesi dorade elika u loncu. Komercijalna konstrukcija agregata za sekundarnu metalurgiju zapoela je poetkom 1950-ih godina, a ovakav nain izrade elika postao je ope prihvaen poetkom 1970-ih godina.

6

3.2

Dananji postupci proizvodnje elika

Danas postoje sljedei uobiajeni putevi proizvodnje elika: Proizvodnja elika u integralnim eljezarama. Pri tome se koristi Fe- ruda (s neto

recikliranog elinog otpada) koja je sintetizirana ili peletizirana. Takozvanom koksnom metalurgijom dobiva se sirovo eljezo koje se prevede u elik u kisikovom konvertoru, a sekundarnom metalurgijom se dobije elik eljenih svojstava. Pretaljivanje elinog otpada u elektrolunim peima (ELP ). Pretaljivanje elinog otpada zajedno sa spuvastim eljezom ili nekim od proizvoda direktne redukcije koji su nositelji eljeza ( DRI- Direct Reduced Iron, HBI- Hot Briquetted Iron, tekue sirovo eljezo itd.). Ovim nainom rada izbjegava se koksna metalurgija i proizvodnja sirovog eljeza u visokoj pei. Danas ve postoji niz industrijski primjenjivih postupaka direktne redukcije s oko 50 mln. t proizvedenog elika [4]. Agregati za proizvodnu elika imaju razliit oblik prilagoen prirodi tehnolokog procesa. To su u prvom redu kisikovi konvertori u koje se tehniki isti kisik dovodi odozgo kroz vodom hlaeno koplje u rastaljeno sirovo eljezo ( LD/ LDAC- postupci ) ili odozdo kroz sapnice dna, zajedno s plinom za hlaenje sapnica ( OBM/LWS-postupci ). Danas je proizvodnja elika kisikovim konvertorima dostigla svoju zrelost, a primjena sekundarne metalurgije prvenstveno omoguava poboljanje kvalitete i proirenje programa proizvodnje [4] . Proizvodnja elika u ELP uglavnom slui za preradu elinog otpada. Elektrolune visokouinske pei UHP ( Ultra High Power ) koje ine jezgru mini eljezara istiu se sposobnou prilagoavanja trinim potrebama ako se raspolae potrebnom elektrinom energijom i elinim otpadom. U nekim manjim zemljama proizvodi se samo elektroelik ( korisnije je elini otpad preraditi u elik nego ga izvesti kao otpad ). U elektro-elianama primjena sekundarne metalurgije pored drugih uinaka dovodi do poveanja proizvodnosti. Dananje ELP UHP grade se s potpunom pripadajuom opremom za osiguranje kvalitete i zatitu okolia. S ekolokog aspekta put proizvodnje elika preko ELP je prihvatljiviji. Za 1 t elika iz ELP treba 2,4 puta manje toplinse energije nego za 1 t konvertorskog elika. Time je i znatno manja emisija CO2. Koliina otpada u proizvodnji elika u ELP je ispod 10% mase dobivene iz kisikovog konvertora. Trokovi za ispunjenje ekolokih kriterija rada eliane su oko 15% ukupne investicije izgradnje nove eliane. Npr. kod ELP UHP kapaciteta 150 t 7

tekueg metala po uloku trajanje procesa taljenja je 1,2 sata, a kod kisikovog konvertora istog kapaciteta ukupno vrijeme izrade elika traje oko 0,8 sati. Prisutna su i danas brojna nastojanja za poboljanje elektrolukog postupka proizvodnje elika ( radi smanjenja vremena taljenja, potronje energije i potronje elektroda ). Razvoj ELP usmjeren je prema postizanju sljedeih ciljeva: predgrijavanje otpada radi osiguranja efikasnije potronje energije koncept kontinuiranje proizvodnje elika ukljuujui bolju sinkoronizaciju s odijrlima za lijevanje elika i valjaonicama ukljuivanje procesa propuhivanja poznatog iz metalurgije kisikovih konvertora smanjivanja vremena od ispusta do ispusta taline primjenom tandem agregata

Proizvedeni elik lijeva se direktno u ingote ( rjee ) ili u kontinuirano lijevane ile. Priblino 80% od ukupno proizvedenog elika se danas kontinuirano lijeva i prerauje u finalni proizvod lijevanjem, kovanjem ili vuenjem, ukljuujui i horizontalno kontinuirano lijevanje specijalnih elika. U sluaju veih kvalitetnih zahtijeva, tekui elik se podvrgava sekundarnoj metalurgiji, vakuumskoj obradi, propuhivanju inertnim plinom itd. ime se postie homogeniziranje taline, uklanjanje vodika, razugljienje do ekstremno niskih sadraja ugljika ( < 0,02% ), odsumporavanje do vrlo niskih sadraja sumpora (< 0,005% ), modifikacija sulfida, visok stupanj dezoksidacije i visko iskoritenje legirajuih elemenata itd. Pored toga bolje je iskoritenje primarnih agregata za proizvodnju elika jer se sporiji procesi provode u loncu. 3.3 Uloga i znaaj elika u nacionalnom gospodarstvu

Openito je uloga Fe-legura, a posebice elika znaajna za svako nacionalno gospodarstvo. Ne postoji gospodarska grana koja ne koristi Fe-legure. Gospodarska snaga svake drave odreena je njenom proizvodnjom elika jer napredak u glavnim gospodarskim granama nije mogu bez elika. elik je strateki materijal i njegova proizvodnja jo uvijek zapoljava velik broj djelatnika i znatno doprinosi ukupnom bruto proizvodu drave. Premda je proizvodnja nekih metala viestruko poveana ( npr. Al ) udio Fe-legura u svijetskoj proizvodnji prevladava i na nivou

8

je od 95% ukupne proizvodnje svih metala. Bitno je naglasiti da je elik trei materijal po opsegu kojeg ovjeanstvo koristi ( iza proizvoda od drva i cemeta ). elik je, i ostat e i dalje glavni konstrukcijski materijal za budunost. Predvia se i porast proizvodnje elika u srednjem i duljem razdoblju, a tako i Fe-rude. Uspjeh na tritu je kljuno mjerilo valjanosti bilo koje industrije. elik je glavni materijal u konstrukcijama ( 38% ), automobilima ( 16% ), ambalai, industrijskoj opremi i metalo preradi. U zadnjih 20 godina Kina je tri puta poveala svoju proizvodnju elika i najvei je svjetski proizvoa elika s proizvodnjom od 127,2 mln. t u 2000. godini to je za 2,58% vie nego 1999. godine. Naroito je zabiljeen brz porast proizvodnje elika u Republici Koreji koja je od beznaajnog proizvoaa elika dola na visoko 6. mjesto [4].

9

4

ZAKONSKE REGULATIVE

Cjeloviti sustav gospodarenja otpadom bitna je sastavnica modernog drutva, a za njegovo razvijanje i uinkovitost vane su gospodarske odrednice koje potiu smanjivanje otpada, odvojeno skupljanje, recikliranje i oporabu te usmjeravanje i kontinuirani razvoj navedenog. Prema Zakonu o otpadu, obrada otpada jest postupak kojim se u mehanikom, fizikalnom, termikom, kemijskom ili biolokom procesu, ukljuujui razvrstavanje, mijenjaju svojstva otpada radi smanjivanja koliine i/ili opasnih svojstava te olakava rukovanje i poboljava iskoristivost otpada. Ponovna uporaba otpada u proizvodnom procesu, osim uporabe otpada u energetske svrhe, je recikliranje, a ako se otpad podvrgne postupku ponovne obrade radi njegova koritenja u materijalne i energetske svrhe, rije je o uporabi. Onaj dio otpada koji se ne moe reciklirati, koristi se u energetske svrhe, a odlae se samo iznimno mali dio bezvrijednih ostataka.[2] U Republici Hrvatskoj ustrojeni su sljedei sustavi odvojenog skupljanja otpada te njegove obrade (dodjela koncesija od Ministarstva zatite okolia, prostornog ureenja i graditeljstva tvrtkama koje zadovoljavaju uvjetima): gospodarenje neopasnim otpadom (metali, nemetali, papir, tekstil i ostalo) gospodarenje ambalanim otpadom (PET, PEpolietilen, ostala plastina ambalaa, METAl/Fe limenke, papir/ljepenka-karton i vieslojna ambalaa s preteno papirnom komponentom, staklo, drvo, tekstil i ostali ambalani materijali)

10

Slika 4.1 Reciklaa sekundarnih sirovina u 2007. godini[2]

11

Na podruju Republike Hrvatske u djelatnosti reciklae (NKD DN 37) registrirano je 145 tvrtki s ukupno 2273 zaposlena, meu kojima 95 tvrtki djeluje u podruju djelatnosti Reciklae metalnih ostataka i otpadaka (NKD DN 371) sa 1182 zaposlena, a ostalih 50 tvrtki djeluju u djelatnosti Reciklae nemetalnih ostataka i otpadaka (NKD DN 372) sa 1091 zaposlenim. U djelatnosti Uklanjanja otpadnih voda, smea, sanitarne i sl. djelatnosti (NKD 0 90) registrirano je 200 tvrtki s ukupno 6982 zaposlena. Navedeni podaci odnose se na 2007. godinu.

Slika 4.2 Osnovni pokazatelji dijelatnosti reciklae[2]

Slika 4.3 Osnovni pokazatelji djelatnosti uklanjanja otpadnih voda, smea, sanitarije i sl.[2] 12

Slika 4.4 Deset najveih tvrtki sakupljaa korisnog i opasnog otpada prema ukupnom prihodu u 2007. godini[2]

S vrijednou ostvarenog uvoza od 124.092 mil. kuna 2007. godine reciklaa je sudjelovala u ukupnom robnom uvozu sa 0,23 posto., a s vrijednou ostvarenog izvoza od 737.373 mil. kuna 2007. godine reciklaa je sudjelovala u ukupnom izvozu sa 1,5 posto. Potrebno je napomenuti da za uvoz i izvoz sekundarnih sirovina vrijede posebne odredbe Zakona o otpadu u skladu sa l. 50 l. 54 (NN 178/04).

13

5

LITERATURA

[1] Internet, http://www.ekologija.ba/index.php?w=c&id=107 [2] Internet, http://www2.hgk.hr/en/depts/industry/sekundarne_sirovine_2008.pdf [3] Internet, http://titan.fsb.hr/~tfiletin/pdf/rec_proiz_zg94.pdf [4] M., Goji: Stanje i trend proizvodnje elika u svijetu i Republici Hrvatskoj

14