Environmental assessment concerning the use of char from biomass in the iron ore sintering process

• Autorzy: Stecko Janusz

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2023.67.5-6.3

Warianty tytułu

PL

Ocena środowiskowa stosowania karbonizatu z biomasy w procesie spiekania rud żelaza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents results of tests concerning the use of waste biomass-derived char as a partial substitute for solid fuel used in the iron ore sintering process (primarily coke breeze). The tests were performed in a system used for the physical simulation of the sintering process, making it possible for flue gases to be recycled back to the process. During the tests, particular attention was paid to the analysis of properties of flue gases with the simultaneous recirculation of these gases back to the process. The optimal fraction of char from biomass (i.e. not worsening either sintering process or sinter parameters) in the total fuel was determined on the basis of previous experience. It was found that the use of carbonised biomass improved the reducing properties of the sinter and had a positive effect on its strength. At the same time it was observed that the amounts of CO2 and NOx as well as of CO and CH4 emitted when using char were higher than those accompanying the use of coke breeze (only) as fuel. In order to reduce the impact of the char addition on flue gas parameters, sintering process-related tests also included the recycling of flue gas back to the sintering process. Flue gas properties were identified (both before dedusting and in the stack) using stationary flue gas analysers. The tests also included measurements of volatile organic compounds. The measurement results were used to determine the influence of the use of waste biomass-derived char on flue gas properties and primary parameters of the sintering process. The overall test results revealed failure to obtain expected reduction in the emission of undesirable compounds in off-gases (in relation to the use of the constant 15 % fraction of waste biomass-derived char and the gradual 45 % increase in the amount of off-gases recycled back to the process).

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczące wykorzystania karbonizatu z odpadowej biomasy w charakterze zamiennika części paliwa stałego, którym w procesie spiekania rud żelaza jest głównie koksik. Badania te prowadzono na instalacji do fizycznej symulacji procesu spiekania, która umożliwia również zawracanie spalin do procesu. W badaniach szczególną uwagę skierowano na analizę właściwości gazów odlotowych, przy równoczesnym zawracaniu tych gazów do procesu. Na podstawie wcześniejszych doświadczeń ustalono optymalny udział karbonizatu z biomasy w sumie paliwa, który nie powoduje pogorszenia parametrów procesu spiekania oraz właściwości spieku. Stwierdzono, że stosowanie biomasy poddanej karbonizacji polepsza właściwości redukcyjne spieku oraz korzystnie wpływa na jego wytrzymałość. Równocześnie zaobserwowano, że ilość powstających CO2 i NOx oraz CO i CH4 przy stosowaniu karbonizatu była wyższa w porównaniu ze stosowaniem wyłącznie koksiku jako paliwa. Aby wyeliminować ten niepożądany wpływ karbonizatów na parametry spalin, zaplanowano badania na instalacji spiekania z zawracaniem spalin do procesu spiekania. Podczas prób spiekania prowadzono pomiary właściwości gazów odlotowych z wykorzystaniem stacjonarnych analizatorów spalin przed odpylaniem i w kominie. Prowadzono również pomiar lotnych związków organicznych. Na postawie tych pomiarów określono wpływ zastosowania karbonizatu z biomasy odpadowej na właściwości spalin oraz na podstawowe parametry procesu spiekania. Nie uzyskano spodziewanego obniżenia emisji niepożądanych związków w gazach odlotowych z procesu, przy stosowaniu stałego 15% udziału karbonizatu z biomasy, przy równoczesnym, stopniowym zwiększaniu zawracanych gazów odlotowych do procesu do 45%.

Słowa kluczowe

EN

sintering process; char; exhaust fumes recycling; emissions to environment

PL

proces spiekania; węgiel drzewny; recykling spalin; emisja do środowiska

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 67, No. 5-6
• Strony: art. no. 3
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stecko Janusz

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology [Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Technologii Metalurgicznych]

• https://orcid.org/0000-0003-1232-3926

Bibliografia

• [1] Stecko J., Niesler M., Skowronek R.: Poprawa efektywności ekonomicznej procesu spiekania poprzez zastąpienie części koksiku antracytem. Hutnik, Wiadomości Hutnicze, 2010, t. 77, no. 9, pp. 445-447.
• [2] Stecko J., Niesler M.: Ocena możliwości całkowitego zastąpienia koksiku antracytem w procesie spiekania. Sprawozdanie IMŻ no. S0-0787, 2011 (niepublikowane).
• [3] Niesler M., Stecko J., Stelmach S., Kwiecińska-Mydlak A.: Biochars in iron ores sintering process: Effect on sinter quality and emission. Energies, 1 July 2021, vol. 14, no. 13, art. no. 3749.
• [4] Sorek A., Ostrowska-Popielska P., Kaczmarczyk R.: Możliwości wykorzystania biomasy w procesach hutniczych. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2013, vol. 65, no. 4, pp. 46-52.
• [5] Stecko J., Niesler M.: Ocena możliwości zastosowania karbonizatu z biomasy jako zamiennika części paliwa stałego w procesie spiekania rud żelaza. Sprawozdanie Instytutu Metalurgii Żelaza no. S0-1021, 2020 (niepublikowane).
• [6] Stecko J., Niesler M.: Wykorzystanie karbonizatu z drewna iglastego jako paliwa zastępczego w procesie spiekania rud żelaza, Journal of Metallic Materials 2020, vol. 72, no. 4, pp. 2-14.
• [7] Polski Komitet Normalizacyjny. PN-ISO 8263:1999. Miałkie rudy żelaza. Metoda przedstawiania wyników prób spiekania. PKN, Warszawa 1999.
• [8] Polski Komitet Normalizacyjny – PN-EN 12619:2013-05. Emisja ze źródeł stacjonarnych – Oznaczanie stężenia masowego ogólnego gazowego węgla organicznego – Metoda ciągłego pomiaru z detekcją płomieniowo-jonizacyjną.