8 ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตเหล็ก

วัสดุก่อสร้างและวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลกคือเหล็ก ภาคอาคารและโครงสร้างพื้นฐานใช้เหล็กมากกว่าครึ่งหนึ่งของการผลิตทั้งหมด สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: การผลิตเหล็กมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่

เหล็กมีแนวโน้มที่จะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในโครงสร้างที่หลากหลาย รวมถึงเฟอร์นิเจอร์ริมถนน อาคารหลายชั้น บ้าน และสะพาน ทั้งในโครงสร้างผ้าและในแต่ละส่วน

มูลค่าของเหล็กทั่วโลกมีมหาศาล เหล็กคิดเป็นประมาณ 95% ของโลหะทั้งหมดที่ผลิต และมีผลกระทบสำคัญต่อเศรษฐกิจและสังคมในรูปแบบอื่นนอกเหนือจากผลประโยชน์ทางการเงิน เป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับสินค้าและการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากความสามารถในการปรับตัว ความแข็งแกร่ง และการใช้งานจริง

เหล็กคืออะไร?

เราควรทบทวนคำจำกัดความของเหล็กก่อนจึงจะตรวจสอบได้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม. พูดง่ายๆ ก็คือ เหล็กกล้าคือโลหะผสมที่ประกอบด้วยเหล็ก คาร์บอน และแมงกานีสเป็นหลัก พร้อมด้วยซิลิคอน ซัลเฟอร์ และออกซิเจนในปริมาณเล็กน้อย

โลหะผสมนี้ประกอบด้วยคาร์บอนและแมงกานีส 2% และ 1% ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม มีการสร้างเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ปานกลาง และสูง และเหล็กกล้าคุณภาพเชิงพาณิชย์มักจะมีความเข้มข้นของส่วนประกอบเหล่านี้ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ

ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กนั้นมาจากคาร์บอน ซึ่งทำให้วัสดุเปราะมากขึ้นและใช้งานได้น้อยลง ดังนั้นการตรวจสอบให้แน่ใจว่าเหล็กมีเกรดที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานตามวัตถุประสงค์จึงต้องมีการควบคุมปริมาณคาร์บอนอย่างระมัดระวัง เหล็กส่วนใหญ่มีคาร์บอน 0.35% ในขณะที่มีน้อยมากที่มี 1.85%

เหล็กสามารถได้รับคุณสมบัติการทำงานที่เหมาะสมโดยการเพิ่มส่วนผสมเพิ่มเติมลงในส่วนผสมนี้ ตัวอย่างเช่น การเติมโครเมียมจะส่งผลให้เกิดการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิม

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตเหล็ก

กระบวนการเปลี่ยนแร่เหล็กให้เป็นเหล็กเริ่มต้นด้วย การทำเหมืองแร่หรือพูดง่ายๆ ก็คือนี่คือขั้นตอนแรกของกระบวนการ กระบวนการระเบิด เป็นต้น ด้วย ถ่านหิน มีมลพิษสูง มันปล่อยมลพิษหลายชนิด รวมถึง PM, ฝุ่นหลบหนี และซัลเฟอร์ออกไซด์

• เตาโค้ก
• เตาหลอมเหล็ก
• ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
• ไนโตรเจนออกไซด์
• ซัลเฟอร์ไดออกไซด์
• ฝุ่น
• มลพิษอินทรีย์
• น้ำดื่ม

1. เตาอบโค้ก

น้ำมันถ่านหิน สารอินทรีย์ระเหยง่าย สารหนู เบริลเลียม โครเมียม และวัสดุอื่นๆ ถือเป็นสารมลพิษที่ปล่อยออกมาจากเตาอบที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง พวกมันมีพิษและอาจถึงขั้นเป็นมะเร็งด้วยซ้ำ

2. เตาหลอมเหล็ก

แร่เหล็กถูกละลายเพื่อผลิตเหล็กเหลวในเตาถลุงเหล็ก วิธีออกซิเจนขั้นพื้นฐานเป็นชื่อของเทคนิคนี้ เหล็กหมูหรือที่เรียกว่าเหล็กดิบผลิตขึ้นในเตาเผาโดยการป้อนส่วนผสมของแร่โลหะ โค้ก และสารฟลักซ์ เช่น หินปูน เหล็กหมูจะถูกแปรรูปเป็นเหล็ก

เทคโนโลยี EAF (Electric Arc Furnace) เป็นทางเลือกหนึ่งในการหลอมเศษเหล็กที่อุณหภูมิสูงแทนการหลอมเหล็กพิก กระบวนการทั้งสองส่งผลให้เกิดการผลิตมลพิษ เช่น ไฮโดรคาร์บอน คาร์บอนมอนอกไซด์ PM NO2 และ SO2

3. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มีปริมาณมากที่สุด การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากโรงงานผลิตเหล็ก. ความแปรผันของปริมาณเหล็กที่ผลิตจากแร่มีผลกระทบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากเตาถลุงเหล็กและโรงงานเหล็กฟองน้ำจะลดแร่เหล็กซึ่งเป็นแหล่งที่มาหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในเตาเผาเพื่อการบำบัดความร้อนและการอุ่นซ้ำ ก็ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเช่นกัน

ประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานที่อุตสาหกรรมเหล็กใช้โดยรวมมาจากถ่านหินที่ใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในเตาถลุงเหล็กและโรงงานเหล็กฟองน้ำ (ถ่านหินในกระบวนการผลิตและพลังงานชนิดอื่น) ประมาณ 90% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากภาคส่วนเหล็กมาจากถ่านหิน

4. ไนโตรเจนออกไซด์

การปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในโรงงานโค้ก เตาอาร์กไฟฟ้า เตาอุ่นและบำบัดความร้อน การดองกรดไนตริก และการขนส่ง

เนื่องจากอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้าต้องใช้อุณหภูมิสูง จึงเป็นเรื่องยากที่จะป้องกันการเกิดไนโตรเจนออกไซด์ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิง เนื่องจากมีไนโตรเจนอยู่ในอากาศ

5. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์

การปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการเผาไหม้น้ำมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตโค้กและการอุ่นเตาเผา

6. ฝุ่น

การดำเนินงานของอุตสาหกรรมเหล็กส่วนใหญ่ส่งผลให้เกิดฝุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับเตาถลุงเหล็กและโรงงานถ่านโค้ก การพัฒนาระบบระบายอากาศ ตัวกรอง และเทคโนโลยีการกำจัดฝุ่นได้นำไปสู่การลดการปล่อยฝุ่นลงอย่างมาก

โดยทั่วไปแล้ว ตัวกรองที่ติดตั้งสามารถกำจัดอนุภาคฝุ่นที่มีอยู่ในก๊าซเตาหลอมได้มากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์

ปริมาณโลหะของฝุ่น เช่น สังกะสี นิกเกิล โครเมียม และโมลิบดีนัม จะถูกเอาออก จัดการ และรีไซเคิลเป็นหลัก ทำให้กลายเป็นผลพลอยได้ที่มีคุณค่า

การปล่อยฝุ่นตามจริงและเฉพาะเจาะจงลดลงประมาณ 80% ตั้งแต่ปี 1992 การศึกษาที่ดำเนินการมานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับมอสแสดงให้เห็นว่าการปล่อยโลหะลดลงตามไปด้วยฝุ่นโดยหลักแล้ว

ภายในภาคอุตสาหกรรมเหล็ก การปล่อยฝุ่นไม่ถือเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญอีกต่อไป ควรสังเกตว่าเทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์สมัยใหม่มีราคาแพงและใช้พลังงานมาก รวมถึงการจัดการฝุ่นด้วย

7. สารมลพิษอินทรีย์

แหล่งที่มาหลักของการปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอนคือการใช้ตัวทำละลายในขั้นตอนต่างๆ เช่น การทาสีและการทำความสะอาด เตาหลอมที่ใช้ในกระบวนการผลิตเพื่อหลอมเศษโลหะเป็นแหล่งหลักของการปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอน การปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอนจากเตาหลอมอาจเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์การประมวลผลของเตาหลอม รวมถึงส่วนประกอบของเศษเหล็กด้วย

เมื่อจับคู่กับตัวกรอง การแยกฝุ่นที่มีประสิทธิภาพและการจัดการอุณหภูมิของก๊าซไอเสียสามารถลดมลพิษบางชนิด เช่น ไดออกซิน ซึ่งส่วนใหญ่เกาะติดกับอนุภาคฝุ่น อย่างไรก็ตาม ตามที่ผลการตรวจวัดของโรงงานเหล็กในปี 2005 แสดงให้เห็นว่า การประเมินการปล่อยก๊าซไดออกซินเป็นเรื่องยากมาก

8. น้ำดื่ม

การใช้น้ำเบื้องต้นอยู่ในขั้นตอนการทำความเย็น น้ำในกระบวนการถูกใช้เป็นสารหล่อลื่นในการทำความสะอาด การดอง และการทำความสะอาดก๊าซในกระบวนการ น้ำที่ใช้สุขาภิบาลก็ใช้ในปริมาณน้อยเช่นกัน

ในกรณีที่เข้าถึงน้ำทะเลได้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะใช้น้ำทะเลเป็นส่วนใหญ่เพื่อระบายความร้อนโดยอ้อม ซึ่งบ่งชี้ว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นไม่เกินสองสามองศาจะไม่ส่งผลกระทบต่อน้ำเมื่อถูกปล่อยออกมาอีกครั้ง ในกรณีอื่นๆ เทคนิคการทำให้เย็นลงจะใช้น้ำผิวดินจากทะเลสาบและแหล่งน้ำ

น้ำผิวดินยังนิยมใช้เป็นน้ำในกระบวนการผลิตในโรงงานเหล็ก หลังจากกระบวนการทำความสะอาด เช่น การตกตะกอนและการแยกน้ำน้ำมัน ทำให้สามารถบรรลุอัตราการรีไซเคิลได้มากกว่า 90% นอกจากจะใช้เพื่อการสุขาภิบาลแล้ว น้ำในเขตเทศบาลยังใช้ในปริมาณที่พอเหมาะสำหรับน้ำในกระบวนการผลิตอีกด้วย

สรุป

ปัจจุบันธุรกิจเหล็กจำนวนมากไม่ปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการจัดการผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตเหล็กและปัญหาการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จำเป็นต้องมีการดำเนินการอย่างรวดเร็วและสำคัญเพื่อให้สอดคล้องกับกฎระเบียบและลดมลพิษทางอากาศที่เกิดจากอุตสาหกรรมเหล็ก

วิธีหนึ่งในการลด มลพิษทางอุตสาหกรรม คือการใช้ การดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS)ซึ่งกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากโรงงานอุตสาหกรรมที่แหล่งกำเนิด อย่างไรก็ตาม CCS เป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและใช้พลังงานมากซึ่งอาจสร้างความเสียหายอย่างมากเช่นกัน

จากการศึกษาพบว่าการเผาถ่านหิน ฯลฯ อาจเพิ่มการปล่อยก๊าซเรือนกระจกถึง 25% เมื่อใช้ CCS ทางเลือกเดียวที่ใช้ได้คือวิธีการที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูงในการครอบคลุมภูมิภาคอันกว้างใหญ่

แนะนำ

• 9 หลักสูตรคาร์บอนฟุตพริ้นท์ที่ดีที่สุด
  .
• 18 วิธีในการลดรอยเท้าคาร์บอนที่บ้าน
  .
• เหตุผลที่อ่างล้างมือคาร์บอนมีความสำคัญ
  .
• 11 ผลิตภัณฑ์ลบคาร์บอนลดการปล่อยเรือนกระจก
  .
• อ่างล้างมือคาร์บอนประดิษฐ์คืออะไร ทำอย่างไร?