„Ekstremno renoviranje“: UPMR-ova fabrika Hoboken
Frensis Vanbelen i Matijas Čintin
Grupa Umikor za preradu plemenitih metala
A. Greinerstraat 14
B-2660 Hoboken, Belgija
Sažetak
Za kompanije koje se bave tehnologijom, konstantno usavršavanje postalo je jednako prirodno kao
i sama evolucija. Pored toga, veliki koraci na polju inovacija neophodni su za održavanje visoke
produktivnosti u današnjem svetu, koji se sve brže menja. Ovaj rad opisuje kompletno renoviranje
Umikorove fabrike Hoboken, koja je od postrojenja za topljenje i preradu složenog koncentrata
olova, bakra i nikla postala najveća fabrika za reciklažu plemenitih metala na svetu. Ova promena
realizovana je pomoću niza dramatičnih usavršavanja, i u Umikoru će ostati upamćena kao
„ekstremno renoviranje“ Hobokena.
Renoviranje je omogućilo obradu složenih sirovina za reciklažu, koje pristižu iz najvećeg svetskog
rudnika sa površinskim kopom: iz potrošačkog sveta. Evropski zakoni o očuvanju prirodne sredine
zasnivaju se na pristupu na bazi životnog ciklusa, koji podrazumeva procenu održivosti proizvoda
u ciklusu proizvodnje, upotrebe i reciklaže. Direktiva o elektronskom i električnom otpadu
(WEEE) i Direktiva o baterijama primeri su novih zakona, koji su definisali ciljeve sakupljanja i
reciklaže rasutih tokova vrednog otpada.
Zahvaljujući svojoj dugoj tradiciji topljenja složenih materijala koji ne sadrže gvožđe, kompanija
UPMR u stanju je da savlada složenost mnogih tokova otpada koji sadrže plemenite metale. Nova
tehnološka šema poseduje veću fleksibilnost u pogledu fizičkog aspekta materijala koji se reciklira;
ona omogućava obradu suvih, sitnih, grubih, vlažnih ili grudvastih materijala, zbog čega je savršena
za reciklažu. Pored ovih tehničkih aspekata, firma UPMR ima strategiju za unapređenje poslovanja
koja se ogleda u tome što UPMR nastupa kao pouzdan partner svojih klijenata, i ispoljava društvenu
odgovornost prema zajednici i okolini. Shodno tome, slogan „Materijali za bolji život“ svakoga
dana postaje sve više istinit.
1. Rudnik sa površinskim kopom recikliranih potrošačkih dobara
Evropski zakoni o zaštiti prirodne sredine
Težište politike zaštite životne sredine dugo je bilo na velikim pojedinačnim izvorima zagađenja,
kao što su ispuštanje štetnih gasova i otpad iz domaćinstava. Ova politika doprinela je smanjenju
zagađenja i dovela do veće upotrebe „čistih“ tehnologija. Međutim, nije postojao definisan način
za tretman manjih, rasutih tokova otpada. Na primer, u Evropskoj uniji je 2003. 90% električne i
elektronske opreme (WEEE) bacano na deponije ili spaljivano. Kako bi se pristupilo rešavanju
problema rasutih tokova otpada, razvijena je Politika integrisane proizvodnje (IPP) kao kolekcija
smernica za buduće zakone o zaštiti prirodne sredine.
IPP se zasniva na konceptu životnog ciklusa. Ekološki uticaj nekog proizvoda predstavlja zbir svih
njegovih uticaja za vreme proizvodnje, upotrebe i reciklaže. Svaka etapa životnog ciklusa na
određeni način utiče na životnu sredinu, ali takođe definiše i uticaj narednih faza životnog ciklusa.
Na primer, dizajn proizvoda snažno će uticati na njegovo rasklapanje kada prestane da se koristi.
IPP obezbeđuje da se uticaji koje proizvod ima na životnu sredinu obrađuju u onoj fazi životnog
ciklusa u kojoj se moraju neutralisati, umesto da se samo premeštaju iz jedne faze ciklusa u drugu.
Ovaj novi pristup nalaže da reciklaža ne bude samo odgovornost onih koji recikliraju. Odgovornost
proizvođača za njegov proizvod traje sve do kraja životnog ciklusa proizvoda. Ovo je dovelo do
nastanka koncepta Produžene odgovornosti proizvođača (EPR). Proizvođač je odgovoran za
reciklažu, i mora da organizuje sakupljanje svojih proizvoda koji se više ne koriste. Zahvaljujući
ovoj politici, grupe proizvoda kao što su otpadni materijal za pakovanje ili WEEE prestaju da budu
deo tokova otpada iz domaćinstava, i obrađuju se na način koji ne zagađuje okolinu, i koji
podrazumeva reciklažu i ponovnu upotrebu. Dodatni troškovi sakupljanja i reciklaže u početku će
biti preneti na potrošača, ali se mogu minimizovati usavršavanjem dizajna i drugačijim izborom
materijala, čime reciklaža postaje kompetitivna prednost. Tvorci polisa mogu da utiču na tržište
tako što će proizvođačima koji posebno paze na prirodnu sredinu dodeliti odgovarajuću etiketu, što
takođe predstavlja kompetitivnu prednost.
Evropske direktive, kao što su WEEE ili Direktiva o baterijama, zasnovane su na pomenutim
principima. Ciljevi ovih direktiva definisani su kroz postotak sakupljanja i recikliranja ciljnih
tokova otpada. Na primer, personalni računari trebalo bi da imaju postotak iskorišćenja
(uključujući i iskorišćenje toplote) od 75% svoje težine, a postotak reciklaže i ponovne upotrebe
materijala od 65% svoje težine.
Rudnik sa površinskim kopom plemenitih metala
Plemeniti metali koriste se zbog svoje lepote i plemenitosti (kao nakit), ali sve više i zbog svojih
tehničkih svojstava. Primeri za to su izvrsna električna provodljivost (za elektroniku) i zanimljive
katalitičke osobine (katalizatori za automobilsku industriju, ili za petrohemiju). Katalizator
pospešuje hemijske reakcije, pa se jednak rezultat dobija uz manju upotrebu energije. Razvoj
katalitičkih procesa, često sa plemenitim metalima, omogućava nastanak održivijih tehnologija.
Zahvaljujući svojoj ograničenoj reaktivnosti, ovi metali mogu se beskrajno reciklirati, bez gubitka
mase i kvaliteta. Plemeniti metali dobijeni iz tokova recikliranog otpada imaju identična svojstva
kao oni koji se dobijaju primarnom proizvodnjom (rudarstvom). Međutim, postoji jedna velika
razlika: reciklaža plemenitih metala zahteva deset puta manje energije nego primarna proizvodnja!
U kontekstu održivosti, trebalo bi maksimalno uvećati reciklažu plemenitih metala. Ovaj povoljan
energetski balans moguć je zbog relativnog bogatstva „ruda“ kao što su otpadni elektronski
materijali, u poređenju sa prirodnim resursima.
2. Renoviranje Hobokena: Deset godina inovacija
Tehnološka šema pre 1997.
Fabrika Hoboken oduvek je bila specijalizovana za obradu složenih jedinjenja olova i bakra. Stara
tehnološka šema fabrike prikazana je na slici 1. U fazi prženja izvodi se primarna desumporizacija
sulfidnih koncentrata. U postrojenju za sinterovanje, koncentrat se sjedinjuje sa mehanički
snažnom, poroznom zgurom, i priprema za ubacivanje u visoku peć za olovo. Zgura se zatim svodi
na olovne poluge, šljaku sa arsenidima, bakrenac i trosku; sve je ovo potrebno dodatno obraditi.
Postrojenje za preradu olova proizvodi čisto olovo, antimon, kalaj i bizmut. Šljaka koja sadrži nikl
i arsenik pročišćava se u postrojenju za dobijanje metala iz rude bakra. Šljaka će biti spremna za
upotrebu posle obrade u električnoj peći. Na kraju, bakrenac se stavlja u drugu visoku peć (onu za
obradu bakra) čime nastaje bakrenac bogat bakrom. Blister iz konvertora u Hobokenu šalje se u
postrojenje za obradu bakra (pomoću elektrolize), a šljaka iz konvertora, koja sadrži bakar,
reciklira se u samoj fabrici.
Slika 1: Tehnološka šema Hobokena do 1997, sa naglaskom na složene koncentrate
olova i bakra.
Renoviranje
Godine 1995. doneta je strateška odluka da se proces modernizuje, kako bi se omogućila obrada
raznovrsnijih sirovina. U središtu ovog tehnološkog skoka nalazio se novi proces za topljenje olova
i bakra. Ovaj proces koristio je tehnologiju sa uronjenim kopljem: gorivo i obogaćeni vazduh
ubrizgavani su u rastvor. Kompanija je sama razvila novi postupak – koji se sastoji od dva koraka –
za razdvajanje materijala i stvaranje troske bogate olovom i bakarnih poluga. Topionica je takođe u
stanju da obrađuje sve vrste sirovina, bile one vlažne ili suve, sitne ili grudvaste, zbog čega je
savršeno pogodna za obradu recikliranih materijala koji pristižu iz različitih izvora, bez detaljne
predobrade na terenu. Zatvoreni sud omogućava dobro čišćenje plina i optimalnu higijenu u
fabrici. U topionici su zamenjene sledeće instalacije: postrojenje za prženje, postrojenje za
sinterovanje, jedno od dva postrojenja za sumpornu kiselinu, visoka peć za bakar i četiri Hobokenkonvertora. Ovo je dalo spektakularne rezultate u pogledu čistoće i rasporeda elemenata:
Slika 2: Pogled iz vazduha na fabriku Hoboken, 2003. godine, posle uklanjanja starih instalacija.
U istom periodu, između 1995. i 1998, postrojenje za preradu plemenitih metala (PM) renovirano je
korišćenjem tehnologija razvijenih u okviru kompanije, i procesa za fleksibilnu preradu svih vrsta
mešavina plemenitih metala. Potpuno novo postrojenje za luženje i elektrolitičku ekstrakciju (LEW)
naručeno je 2003. godine, čime je ova tehnologija postala deo fabrike, pa je došlo do značajnog
povećanja proizvodnje. U postrojenju LEW, bakarne poluge lužene su kako bi nastao bakarni sulfat.
Plemeniti metali se ne luže, nego se sakupljaju u rezervoarima za pulpu, a ta pulpa se zatim obrađuje
u postrojenju PM. Bakarni sulfat deponuje se elektrolitički, čime nastaju bakarne katode sa 99,5%
čistoće.
Najnoviji veliki korak načinjen je u 2003. i 2004, integracijom Grupe za plemenite metale (PMG)
– bivše Degusa Dmc² – specijalizovane za proizvode od plemenitih metala koji imaju dodatnu
vrednost. Integracijom ove dve operacije, UPMR je dobio mogućnost postizanja dodatne vrednosti
u proizvodnji, dok je bivša PMG – kao i njeni kupci – dobila moćan servis za reciklažu.
Današnja tehnološka šema
Današnja tehnološka šema predstavlja ilustraciju UPMR-ovog integrativnog pristupa reciklaži
plemenitih metala: omogućavanje složenosti bez odricanja od fleksibilnosti.
Topionica funkcioniše kao ulazni sistem za većinu sirovina koje ulaze u tehnološku šemu.
Reciklirani materijali, kao što su industrijski nusproizvodi i potrošački proizvodi, obrađuju se i
koncentrišu u dve tečne faze: olovna silikatna troska, i bakarne poluge. Cilj ovoga je da se
plemeniti metali (Ag, Au, sve iz PGM-a) sakupe u bakarnim polugama, a nečistoće (As, Sb, Sn, Ni,
Bi) u olovnu silikatnu trosku. Zbog toga se sirovine veoma rano razdvajaju na tok plemenitih
metala (u kom bakar služi kao kolektor) i tok osnovnih metala (u kom olovo i nikl služe kao
kolektori).
Slika 3: Tehnološka šema UPMR-a, sa naglaskom na dve glavne operativne linije: obrada
plemenitih metala, i obrada osnovnih metala.
U skladu sa ovim, fabrika je podeljena na dve glavne operativne linije: obrada plemenitih metala
(PMO) usmerena je na brzu obradu tokova nusproizvoda koji sadrže plemenite metale, od sirovine
do čistog metala. Obrada osnovnih metala (BMO) predstavlja fleksibilnu obradu nusproizvoda
obrade plemenitih metala, pri čemu se prerađuju glavne primese, dok se izvlači i poslednji ostatak
plemenitih metala u cilju postizanja idealnog sveukupnog prinosa plemenitih metala.
PMO se sastoji od postrojenja za topljenje, postrojenja za luženje i elektrolitičku ekstrakciju
(LEW) i postrojenja PM. Topionica se oslanja na jedinstvenu tehnologiju razvijenu u fabrici, koja
omogućava obradu složenih sirovina u dva koraka. U prvom koraku nastaju silikatna troska i
bakarne poluge. Troska se zatim ubacuje u visoku peć, dok bakrenac ostaje u topionici i podvrgava
se konvertovanju, kako bi nastale bakarne poluge i oksidna troska. Čišćenje plina u topionici pravo
je remek-delo. Halogeni i živa sakupljaju se tokom mokrog čišćenja plina, dok se SO2 u
postrojenju za obradu kiseline transformiše u H2SO4. Čišćenje plina sastoji se od postsagorevanja,
nadoknade toplote, brzog adijabatskog hlađenja, uklanjanja prašine u petopoljnom vrućem
elektrostatičkom taložniku, brzog hlađenja, venturijevog pranja, kondenzacije vode, mokrog
elektrostatičkog taloženja, star-hlađenja, mokrog elektrostatičkog taloženja i proizvodnje kiseline u
postrojenju za obradu kiseline. Postrojenje za obradu kiseline opremljeno je dodatnim
razmenjivačima toplote, kako bi moglo da izađe na kraj sa promenom gasnih kompozicija, do koje
dolazi tokom rada u serijskom režimu.
Bakarne poluge iz topionice granuliraju se i prerađuju u postrojenju LEW. Tako nastaju katode od
čistog bakra, dok se plemeniti metali i primese sakupljaju u rezervoarima kao ostatak (pulpa). Oni
se zatim obrađuju u postrojenju PM, gde se vrši razdvajanje Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru i Ir.
Tok BMO sastoji se od visoke peći, postrojenja za preradu olova i postrojenja za preradu posebnih
metala. Olovna silikatna troska iz topionice pretvara se u visokoj peći u olovne poluge. Šljaka iz
visoke peći ekološki je bezbedna, i prodaje se kao dodatak građevinskim materijalima, na primer
za betonsku gradnju. Bakrenac iz visoke peći vraća se u topionicu, dok se šljaka sa arsenidima i
antimonidima iz visoke peći (arsenični bakrenac, pošto se naziv „bakrenac“ zapravo koristi za
sumporni bakarni kamenac) luži. Plemeniti metali koji sadrže ostatke luženja obrađuju se u
postrojenju PM. Olovne poluge takođe sadrže i plemenite metale. U postrojenju za preradu olova
dobija se čisto olovo, kao i natrijum-antimonat. Koncentrat plemenitih metala šalje se u postrojenje
PM, dok se posebni metali (In, Se, Te) dodatno prerađuju u postrojenju za preradu posebnih
metala.
3. Ovladavanje složenošću
Složenost
Sirovine koje sadrže plemenite metale pogodne su za reciklažu, zbog toga što imaju visoku
vrednost po toni recikliranog materijala. Na žalost onih koje zahvati zlatna groznica, pa žele lako
da dođu do novca, i ovde se može primeniti prvi zakon univerzuma: „Bez truda nema dobiti“. U
industrijskim nusproizvodima, kao i u potrošačkim proizvodima, plemeniti metali često su vezani
sa manje atraktivnim elementima, kao što su As, Sb, Sn, Se, Te, In, Cd, Hg, Bi. Pored toga što su
opasni po zdravlje ukoliko se sa njima ne rukuje na odgovarajući način, razdvajanje ovih nečistoća
od plemenitih metala zahteva odgovarajući proces. Tradicionalni topioci i prerađivači materijala
koji ne sadrže gvožđe smatraju da ove primese zagađuju njihovu tehnološku šemu, zbog toga što se
talože i kontaminiraju vredne proizvode. S obzirom da se UPMR bavi integrativnim topljenjem,
pomenute primese tretiraju se kao deo celokupnog procesa. One se ili konvertuju u korisne
proizvode (natrijum-antimonat, indijum, selenijum i telurijum) ili se odlažu na bezbedan,
kontrolisan način (arsenik, kadmijum i živa).
Slika 4: Složena mešavina plemenitih metala i primesa u tehnološkoj šemi Pb-Cu-Ni
Sirovine se uglavnom sastoje od recikliranog materijala, kao što su industrijski nusproizvodi i
potrošački proizvodi. Analiza ukazuje na njihovu veliku varijabilnost: u fabriku godišnje dospe
više od 5.000 vrsta sirovina. Industrijski nusproizvodi su (ili bi trebalo da budu) donekle
predvidljivi, ali potrošački proizvodi uglavnom predstavljaju „ono što zaluta u mrežu“.
Bez obzira na analizu, fizički aspekti mogu da budu raznovrsni: suve grudve, kaša, plastične ploče
ili suvi praškovi. Nekoliko primera prikazano je na slici 5. S obzirom da zahtevaju obimnu
predobradu sirovina, procesi reciklaže veoma su osetljivi u poređenju sa fleksibilnim procesima.
Velika prednost topionice ogleda se u tome što ona omogućava obradu svih vrsta sirovina, čija
vlažnost može biti između 0% i 95%. Plastika se koristi kao redukcioni agens, i zamenjuje vredne
reduktante kao što su koks i tečno gorivo. Čišćenje plina osmišljeno je tako da uklanja zapaljive
primese nastale spaljivanjem plastike (zapaljiva organska jedinjenja i dioksini).
(a)
(b)
(c)
Slika 5: Neke od sirovina za reciklažu plemenitih metala: (a) katalizatori za automobile, (b)
elektronski otpad i (c) ostatak od luženja cinka.
Zaključak: Mešavina zahtevnih hemijskih elemenata (Ni, Pb, As, Te, Sn, Cd) i velika varijabilnost
analize i fizičkih aspekata dovode do značajne „složenosti“, sa kojom će svako ko se bavi
reciklažom plemenitih metala morati da se suoči.
4. Obezbeđivanje pouzdanosti
UPMR važi za kompaniju koja je konkurentna na svetskom nivou, ne samo zbog kvaliteta svoje
tehnologije i proizvoda, nego i zbog vrhunskog osoblja i profesionalne etike. Uzorkovanje i komercijalne
usluge predstavljaju tajnu uspeha održive reciklaže plemenitih metala.
Uzorkovanje i analiza metala
Uzorkovanje i analiza metala od presudnog su značaja za reciklažu. Precizno određivanje sastava
ulaznih materijala predstavlja neophodan preduslov za sklapanje ugovora o preradi sa klijentom. U
našem poslu, pouzdan partner za reciklažu prava je dragocenost. Pored toga, poznavanje tačnog
sastava sirovina omogućava podešavanje procesa i definisanje optimalne procesne putanje za
svaku sirovinu.
Postrojenja za uzorkovanje u Hobokenu predstavljaju remek-delo tehnologije, i u stanju su da
obrade sve vrste sirovih materijala. Postoje posebne instalacije za elektronski otpad, automobilske
katalizatore, tokove sitnog materijala, metalne, vlažne ili grudvaste materijale. Posebni zahtevi
klijenta zadovoljavaju se pristupom „a la carte“, razvijanjem procesa uzorkovanja u tesnoj saradnji
sa dobavljačem materijala. Danas postoji više od sto pedeset različitih procedura za uzorkovanje,
koje se sve neprestano usavršavaju u pogledu minimizacije ljudske intervencije i skraćivanja
vremena obrade.
Slika 6: UPMR-ova posebna procedura za uzorkovanje elektronskog otpada.
UPMR-ova laboratorija za analizu priznata je na međunarodnom planu na polju prerade plemenitih
metala, i služi za kontrolu procesa analize metala. Na raspolaganju su brojne analitičke tehnike za
analizu plemenitih metala i metala u tragovima, a postoje i tehnike za ekološku analizu (npr. za
dioksine).
Upravljanje metalom
UPMR nudi kompletan spektar komercijalnih i finansijskih usluga za optimalno zadovoljenje
klijentskih zahteva. Logistička služba upravlja transportom sirovina i proizvoda, i pomaže kupcu
oko ekoloških i administrativnih regulativa, kao što je propisano Bazelskom konvencijom, ili od
strane Organizacije za ekonomsku saradnju i razvoj (za Evropu). Na komercijalnom planu, u
ponudi su i rešenja za kontrolu rizika. Drugi servisi, kao što je lizing, zamena, zadovoljenje
poreskih regulativa ili valorizacija optimalnih metala mogu se skrojiti prema individualnim
potrebama svakog klijenta.
5. Poslovna održivost
Održivost neprestanog rada na recikliranju plemenitih metala zahteva dugoročnu viziju, zasnovanu
na glavnim poslovnim kvalitetima: ovladavanje složenošću, razvoj fleksibilnosti i obezbeđivanje
pouzdanosti.
Slika 7: Glavni poslovni kvaliteti UPMR-a.
Download

„Ekstremno renoviranje“: UPMR