Fluoriditasetarkastelu ja päästöjen hallinta ferrokromi- ja terästeollisuudessa

Abstract

Työn alkuosassa kartoitettiin AvestaPolarit –yhtiöiden Tornion tehtaiden keskeiset fluoridilähteet kuten fluspaatti, valukuonat, valupulverit ja fluorivetyhappo. Valupulverien ja kuonien haihtumis- ja liukoisuuskäyttäytymistä valaistiin kotimaisten ja kansainvälisten tutkimusten avulla. Tutkimustuloksia sovellettiin pääpiirteittäin Tornion tehtaiden tilanteeseen ottamalla huomioon tekijät, jotka saattoivat lieventää tai vahvistaa fluoridien vaikutusta ympäristöön. Yleisesti fluoridien ympäristö- ja terveysvaikutukset arvioitiin vähäisiksi. Työn kokeellisessa osassa määritettiin Tornion tehtaiden ferrokromitehtaan, terässulaton, kuumavalssaamon ja kylmävalssaamon fluoriditaseet. Jokaisen osastojen syötteiden fluoridipitoisuudet selvitettiin tuottajien ilmoittamien tuotekoostumuksien, spesifikaatioiden ja fluoridianalyysien perusteella. Fluoridien kokonaismäärät laskettiin jokaiselle syötteelle ja ne suhteutettiin kunkin osaston vuoden 2001 tuotantotasoon. Tasetarkastelussa suurimpina fluoridisyötteinä nousivat odotetusti esiin terässulaton käyttämä kuonanmuodostaja-aine fluspaatti (CaF2) ja kylmävalssaamon peittaushappo, 70 prosenttinen fluorivetyhappo (HF). Lisäksi muita merkittäviä syötteitä olivat kylmävalssaamon käyttämä kalkkipitoinen sekakuona ja ferrokromitehtaan sulatuskoksi. Tuotoksien eli päästöjen fluoridipitoisuudet saatiin selville päästömittauksin. Jätevesistä otettiin pääosin viikoittaisia kokoomanäytteitä, jotka analysoitiin tehtaan laboratoriossa. Kaasumaiset tuotokset oli määritetty kertamittauksien perusteella. Kiinteiden tuotoksien eli sakkojen ja kuonien fluoridimittaukset suoritettiin 3 sulatuksen kuonanäytteistä ja sakan vuosinäytteestä. Tuotoksista suurimmat ominaispäästökertoimet olivat juuri terässulaton AOD-konvertterin ja senkkauunin kuonilla ja kylmävalssaamon neutraloidulla regenerointisakalla ja neutralointisakoilla. Näistä ei aiheutunut varsinaista päästöä lähiympäristöön, koska sakat ja kuonat loppusijoitetaan tehtaan kaatopaikalle tai niitä käytetään liukenemattomassa muodossa. Tornion tehtaiden fluoridisyötteiden ja -tuotoksien mittausepätarkkuudet vaikuttivat fluoriditaseeseen. Ferrokromitehtaan fluoridisyötteet olivat kokonaismäärältään selvästi suurempia kuin tuotokset. Terässulaton fluoriditaseen tuotokset olivat suurempia kuin syötteet ja kylmävalssaamon syötteet sekä tuotokset olivat karkeasti arvioiden samaa suuruusluokkaa. Kuumavalssaamon fluoridisyötteet ja -tuotokset olivat mitättömiä. Fluoriditaseen epävarmuustekijöitä voidaan vähentää suorittamalla esimerkiksi useita fluoridimittauksia kaasumaisista päästöistä.

Main fluoride sources of AvestaPolarit’s integrated mills as fluorspar, mould slags, mould powders and hydrogen fluoride were dealt in theory part of thesis. The fluoride evaporation and leaching behaviour from mould powder and slags were illustrated with aid of national and international research articles. These results were mainly applied to Tornio integrated mills considering the factors that may reduce or increase the effect of fluorides towards environment. In general the environmental and health effects of fluorides were estimated low. Fluoride input and output analyses of ferrochromium mill, melting shop, hot rolling and cold rolling mills were determined in empirical part of thesis. Fluoride contents of inputs were defined in above mentioned mills based on product specifications and chemical analysis. Total amounts of fluoride were calculated for every input and they were proportioned to each mills’ production level of 2001. The biggest fluoride inputs were slag forming agent, fluorspar (CaF2), in melting shop and pickling acid, 70 % hydrogen fluoride (HF), in cold rolling mill. Moreover, miscellaneous lime content slag used in cold rolling mill and melting coke in ferrochromium mill were other major fluoride input sources. Emission measurements were carried out in order to find out fluoride outputs. Weekly mixed wastewater samples were taken from production units and analysed in laboratory. Gaseous fluoride outputs were determined based on one-time measurements. Solid fluoride outputs as sludge and slag were conducted based on slag samples of 3 meltings and annual mixed sludge samples. The slags of AOD konverter and ladle furnace and neutralised regeneration sludge and neutralisation sludge from cold rolling mill had the major output specific emission factors. These slags and sludges don’t cause primary pollution to environment cause they are sited in industrial landfill or they are used in insoluble form. The measuring inaccuracies affected fluoride input and output analysis. Fluoride inputs of ferrochromium factory were significantly bigger than fluoride outputs. Fluoride outputs of melting shop were bigger than inputs and inputs and outputs of cold rolling mill were almost the same. The fluoride inputs and outputs of hot rolling mill were negligible. The inaccuracy of fluoride measurements can be minimised for example by taking several samples.