Use and environmental impact of substitute fuels in the iron ore sintering process

• Autorzy: Nowak Martyna

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.6.1

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie paliw zastępczych w procesie spiekania rud żelaza i ich wpływ na środowisko

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the article is to present the results of the conducted research considering the application of substitute fuels in the iron ore sintering process and determination of RDF (Refuse Derived Fuel) potential as a substitute for part of the coke breeze in the sintering process. The tested substitute fuels were: biochars from sawmill sawdust, woodchips and sunflower husks, chars from waste car tires and “Blue Coal”. The results show, that there is a possibility to replace a part of the coke breeze in the sintering process with these substitute fuels. Thanks to the substitute fuels, it is possible to obtain higher production efficiency, better sinter strength and lower CO2 and SO2 emissions. The tests were performed in a unique semi-industrial installation to simulate the sintering processes equipped in an innovative exhaust gas neutralization system. The article also presents potential perspectives for Refuse Derived Fuels application in the sintering process. The metallurgical industry is constantly seeking for a new fuels, in order to meet the requirements of the European Green Deal in the field of circular economy and industry decarbonization.

PL

Celem publikacji jest przedstawienie wyników przeprowadzonych badań dotyczących zastosowania paliw zastępczych w procesie spiekania rud żelaza, a także określenie potencjału RDF (Refuse Derived Fuel) jako zamiennika części koksiku w procesie spiekania rud żelaza. W badaniach wykorzystano paliwa zastępcze takie jak: biowęgle z trocin, zrębek drzewnych i łusek słonecznika, karbonizaty z odpadów opon samochodowych oraz „Błękitny Węgiel”. Wyniki pokazują, że istnieje możliwość zastąpienia części koksiku wykorzystywanego w procesie spiekania, wymienionymi paliwami. Dzięki zastosowaniu paliw zastępczych możliwe jest osiągnięcie wyższej wydajności procesu, lepszej wytrzymałości spieku oraz obniżenie emisji CO2 i SO2. Testy zostały przeprowadzone w unikalnej instalacji w skali półtechnicznej do symulacji procesu spiekania, wyposażonej w innowacyjny system neutralizacji spalin. W artykule przedstawiono również potencjalne perspektywy wykorzystania RDF w procesie spiekania. Przemysł metalurgiczny stale poszukuje nowych paliw, w celu spełnienia wymagań Europejskiego Zielonego Ładu w zakresie gospodarki o obiegu zamkniętym oraz dekarbonizacji przemysłu.

Słowa kluczowe

EN

iron ore sintering process; biochar; Refuse Derived Fuel; RDF; SRF; Solid Recovered Fuel; used car tires

PL

spiekanie rud żelaza; zużyte opony; biowęgiel; paliwa z odpadów; RDF; SRF

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 6
• Strony: art. no. 1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nowak Martyna

• Łukasiewicz Research Network – Upper-Silesian Institute of Technology, Poland [Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Polska]

• https://orcid.org/0000-0003-1652-8670

Bibliografia

• [1] Communication from the Commission to the European Parliament, the European Council, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions: The European Green Deal, COM(2019) 640 final, 2019, Brussels.
• [2] Simon F.: EU Commission unveils “European Green Deal”: the Key points. Available online: https://www.euractiv.com/section/energy-environment/news/eu-commission-unveils-european-green-deal-the-key-points/, access date: 25.09.2024.
• [3] News article. In focus: Hydrogen – driving the green revolution. 2021, Brussels. Available online: https://commission.europa.eu/news/focus-hydrogen-driving-green-revolution-2021-04-14_pl, access date: 25.09.2024.
• [4] Boldrini A., Koolen D., Crijns-Graus W., van der Broek M.: The impact of decarbonizing the iron and steel industry on European power and hydrogen systems. Applied Energy, 2024, 361, 122902.
• [5] The European Steel Association EUROFER: European Steel in Figures 2024. Available online https://www.eurofer.eu/assets/publications/brochures-booklets-and-factsheets/european-steel-in-figures-2024/European-Steel-In-Figures-2024-v2.pdf, access date: 25.09.2024.
• [6] Niesler M., Stecko J.: Możliwości badawcze i zastosowania linii do półprzemysłowej symulacji procesów spiekania surowców i odpadów. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza. 2015, 2, pp. 121–128.
• [7] Zhang X., Zhong Q., Liu C., Rao M., Peng Z., Li G., Jiang T.: Partial substitution of anthracite for coke breeze in iron ore sintering. Scientific Reports. 2021, 11, 1540.
• [8] Stecko J., Stachura R., Niesler M., Bernasowski M., Klimczyk A.: Utilization of metallurgical sludge by multi-layer sintering. Ironmakind & Steelmaking: Processes, Products and Application. 2018, 45, pp. 779–786.
• [9] Niesler M., Stecko J.: Recykling zaolejonych odpadów żelazonośnych w procesie spiekania. Prace Intytutu Metalurgii Żelaza. 2010, 1, pp. 189–193.
• [10] Zhou M., Yu Z. Wang P., Xie H., Wen Y., Li J.: Thermodynamic analysis of iron ore sintering process based on biomass carbon. Energies. 2010, 13, 5988.
• [11] Niesler M., Stecko J., Stelmach S., Kwiecinska-Mydlak A.: Biochars in Iron Ore Sintering Process: Effect on Sinter Quality and Emission. Energies, 2021, 14 (13), 3749.
• [12] Niesler M., Nowak M.: Ocena możliwości wykorzystania paliwa alternatywnego z odpadów komunalnych w procesie spiekania rud żelaza. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2014, 3, pp. 18–26.
• [13] EN ISO 21640:2021-10 Solid recovered fuels – Specification and classes.
• [14] Niesler M., Stecko J., Gierad D., Nowak M., Stelmach S.: Comparison of the chemical composition of char from waste car tyres to the coke breeze used in the iron ore sintering process. Metalurgija. 2023, 62 (2), pp. 259-261.
• [15] Niesler M., Stecko J., Gierad D., Nowak M., Stelmach S.: Experimental Production of Iron-Bearing Sinters Using Chars from Waste Car Tyres. Processes, 2023, 11 (1), 231.
• [16] Stecko J., Niesler M., Gierad D., Nowak M., Stelmach S.: Ocena możliwości wykorzystania karbonizatu z opon jako zamiennika części paliwa stałego w procesie spiekania rud żelaza. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2017, 69 (3), pp. 39–44.
• [17] Niesler M., Stecko J., Gierad D., Stelmach S., Nowak M.: Ocena możliwości wykorzystania „Błękitnego węgla” jako zamiennika części koksiku w procesie spiekania rud żelaza. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2017, 69 (2), pp. 31–43.
• [18] Han J., Huang Z., Qin L., Chen W., Zhao B., Xing F.: Refused derived fuel from municipal solid waste used as an alternative fuel during the iron ore sinter process. Journal of Cleaner Production, 2021, 278, 123594.
• [19] Čespiva J., Jadlovec M., Výtisk J., Serenčíšová J., Tadeáš O., Honus S.: Softwood and solid recovered fuel gasification residual chars as sorbent for flue gas mercury capture. Environmental Technology and Innovation, 2023, 29.
• [20] Nobre C., Alves O., Longo A., Vilarinho C., Gonçalves M.: Torrefaction and carbonization of refuse derived fuel: Char characterization and evaluation of gaseous and liquid emissions. Bioresource Technology, 2019, 285, 121325.
• [21] Haykiri-Acma H., Kurt G., Yaman S.: Properties of biochars obtained from RDF by carbonization: influences of devolatilization severity. Waste Biomass Valor, 2017, 8, pp. 539–547.
• [22] Santos M. S., Gonçalves M., Brito P., Nobre C.: Waste-Derived Chars: A comprehensive Review. Waste, 2024, 2 pp. 218–239.
• [23] Commission Implementing Decision of 28 February 2012 establishing the best available techniques (BAT) conclusions under Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council on industrial emissions for iron and steel production 2012/135/EU.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).