Zhang, Chuanfu;Peng, Bing;Peng, Ji;Lobel, Jonathan;Kozinski, Janusz A.
Proceedings of the IEEK Conference
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2001.10a
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pp.404-408
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2001
This paper focuses on the pilot-scale investigation of direct recycling of electric arc furnace (EAF) stainless steelmaking dust. The direct recycling of EAF dust is to make pellets with the mixture of the dust and the reducing agent carbon, then introduce the pellets to the EAF. The valuable metals in the dust are reduced and get into the steel as the alloying elements. Experiments simulating direct recycling in an EAF were performed using an induction furnace. But it seems difficult to reduce all metal oxides in the dust so that some metal reducing agents added in the late stage of reduction process. The valuable metals in the dust were reduced partly by carbon and partly by metal reducing agent for the economical concern. The recovery of iron, chromium and nickel from the flue dust and the amount of metal oxides in the slag were measured. The results showed that the direct recycling of EAF stainless steelmaking dust is practicable. It wes also found that direct recycling of flue EAF stainless steelmaking dusts does not affect the chemistry and quality of stainless steel produced in the EAF. It is benefit not only for the environmental protection but also for the recovery of valuable metal resources in this way.
Taiwan's annual steel production reached 21.29 million tons. EAF accounted for about half of this total, or 11.2 million tons in 2008. The other 10.09 million tons came from blast furnace and converter process methods. The annual EAF carbon steel production is about 9.76 million tons, and the quantity of dust generated from the EAF process is 160 thousand tons, or about 16kg of dust per ton of steel was produced. In 2009, there is Walez process for carbon steel EAF dust recycling, and the capacity is about 70,000 tons per year; and there is RHF/SAF process for stainless steel EAF dust, the capacity is 60,000 tons per year which is enough to treat stainless steel EAF dust in Taiwan. There are many new treatment facilities processes will be that introduced to recycle the EAF dust in the near future, these processes will perform smoothly and successfully in Taiwan. The estimation of recycled crude ZnO is about 90,000 tons each year. The recycling and upgrading crude zinc oxide will be the next important issue in Taiwn zinc and steel industry.
The dust generated from the electric arc furnace steel making process is classified as hazardous material by Korean Environmental Protection Acts, mainly because of the existence of water teachable Pb, Zn and Cd. Thus the treatment of EAF dust is being carried out to fulfill both the environmental aspect and recovery of valuable metals. To establish the proper process for recovering the valuable metals (Fe, Zn, Pb and Cd) and producing the non-toxic slag from EAF dust, using RAPID-10 system, feasibility study have been carried out. To find out the scale-up factor for designing the commercial scale EAF dust treatment process(capacity 50,000 ton EAF dust per year) entitled RAPID-50 system. The design and construction of RAPID-50 (RIST Arc Plasma Industrial Device) system for treating 50,000 ton of EAF dust per year is now undergoing. Overall plan for treating EAF dust generated in KOREA will be setup after successful operation (December, 2002) of RAPID-50 system.
1. EAF Dust in Japan - Generation and Characteristics. The quantity of dust generated from EAF shops in Japan was estimated to be 520,000 tons/year in 1999. Extremely fine dust (or fume) is formed in the EAF by metal vaporization. Its characteristics such as chemical compositions, phases, particle size, leaching of heavy metal are mentioned. 2. EAF Dust Treatment Methods in Japan. In 1999, 61% of EAF dust was treated by regional zinc recovery processing routes, 25% went to landfill disposal, 4% was reused as cement material, and 10% was treated by on-site processing routes. The problems of EAF dust treatment methods in Japan are: (1) very high treatment cost, and (2) heavy environmental load (leaching of heavy metal, emission of dioxins, depletion of disposal sites, etc). It has been much hoped for that new dust management technology would be developed. 3. New technology of EAF dust treatment in Japan. In Japan, some new technologies of EAF dust treatment have been developed, and some others are in the developing stages. Following five processes are mentioned:. (1) Smelting reduction process by Kawasaki Steel, (2) DSM process by Daido Steel, (3) VHR process by Aichi Steel, (4) On-site dust direct recycling technology, and (5) Process technology of direct separation and recovery of iron and zinc metals contained in high temperature EAF off gas by the Japan Research and Development Center fur Metals.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.11a
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pp.669-674
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2001
Electric Arc Furnace Dust (EAF Dust) Is residual dust produced during the manufacturing of metal products from heavily heated electric arc furnace. Many researches have focused on recycling and reusing EAF Dust for industrial and construction purposes. However, most of these researches were aimed at obtaining useful heavy metal powders by treating toxic metallic materials in EAF Dust. Also, few researches dealt with using EAF Dust as admixture in concrete mixture (i.e., slag dust). In this study, EAF Dust is used as admixture in concrete mixture content considering economical feasibility and construction applicability. The concrete specimens mixed with EAF Dust is then tested in compression and tension to study its strength and ductility as well as its failure mechanism. The compression and tension (by split cylinder test) test results are compared to the results from the specimens without EAF Dust to understand the chemical stability and mechanical characteristic of concrete specimens with EAF Dust. For the experiment, 6 types of admixture added concrete were studied: ⑴Combination of EAF Dust and blast-furnace slag in 1 to 1 ratio, ⑵Combination of EAF Dust and blast-furnace slag in 1 to 2 ratio, ⑶EAF Dust only, ⑷blast-furnace slag only, ⑸fly ash only, and ⑹no admixture. The experimental results show that the strength of EAF Dust added specimen has lower early age strength but higher 28 day strength when compared to other specimens. Also, the Elastic Modulus of EAF Dust is higher(28 days) than other specimens. The study results prove that EAF Dust can be used as an effective admixture in concrete for specific usages.
EAF (Electric arc furnace) dust is an important secondary resource such as zinc, lead, and iron. Recycling of EAF dust is benefit to solving disposal and environmental problems caused by the heavy metals entrained in the dust. In this study, pyrometallurgical treatment technology of EAF dust reviewed for the improvement of conventional process and development of new process. The existing technologies categorized into four groups: those by rotary kiln process, rotary hearth furnace (RHF) process, shaft type process, and reduction smelting process. The product of these processes are ZnO and Fe or slag as a waste. Their mechanisms for the production of ZnO from EAF dust were carbothermic reduction and oxidation of zinc gas with air.
High temperature thermal behaviors of EAF dust by coke at initial reaction stage were studied to obtain the fundamental data of EAF dust treatment process, that is Extended Arc Plasma Furnace System called RAPID system. In this study thermal behaviors including calcination of limestone, devolatilization of EAF dust itself, and reduction & devolatilization of mixture(EAF dust : coke : limestone = 80 : 10 : 10 wt.%) were investigated as functions of reaction temperature (1000~1300$^{\circ}C$) and reaction time (3~12 min), considering the 180% equivalence of carbon reduction and 1.7 bacisity for optimum reduction and melting of EAF dust in the RAPID system. Size of sample was about below 0.1 mm for these experiments. Limestone was completely calcined at above 1100$^{\circ}C$ within 1 minutes. In the case of devolatilization of EAF dust itself, weight loss of EAF dust was about 14% at 1300$^{\circ}C$ and 12 minutes, and partial sintering and melting were found in part of sample. Weight loss of mixtures increased with increasing reaction temperature and time, about 46% weight loss in it was occurred at 1300$^{\circ}C$ and 12 minutes. From these weight losses showing devolatilization and reduction of EAF dust, the treatment time of EAF dust inside.
Commercially operating EAF dust recycling processes were investigated by means of unit process analysis. Over 80 % of EAF recycling processes are Waelz kiln process adapted a rotary kiln as a main reactor. There are differences among these pyrometallurgical processes by plant location and timely important things such as environmental regulations. In this paper, the characteristics of each plants are analysed with the point of unit process.
As the consumption of galvanized steels in cans and automobiles and the quantity of scraps increase, the recycling problems of EAF dust become a important problem. Valuable metals such as Fe, Zn, Pb are of continued interest to metallurgists. To recover the valuable metal and to remove the toxicity of EAF dust, high temperature smelting process is or researching as a pilot scale. The Reduction kinetics of Zn in EAF dust is so important in a view of the economic consideration of the process. In this study, the kinetics behavior of Zn in EAF dust were measured as a point of application in high temperature smelting process. The rate control step in ZnO and franklinite is revealed to be chemical reaction on the reaction surface.
This study was carried out to find the existing forms of chlorlnc in EM dust and to understand the valaliliratian behavior and the removal of chlorine from EAF dust with lemperalure and heating almosphere The chemical compositions of dust A are 27.3%Fe. 21.8%3Zn, 3 15%Pb, 3 51%C1 and that of dust B BE 33.92%Fe, 15.94%Zn, 2.73% Pb, 3.98%Cl. The XRD analysis and water leaching test shows that chlorlne in EM dust exist mainly as NaCI, KCI, Pb (0H)Cl. Above 99% of chlorine was volatilized when dust was hentcd in alr atmosphere at 1100$^{\circ}$C h r 1 hour and that was 96% when heated in reduction atmosnherc at 1100$^{\circ}$C for 1 hour.
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