Paslı demir geri dönüştürülebilir mi?

A. Giriş: “Paslı demir atık mıdır, kaynak mıdır?”

Demir-çeliğin küresel üretiminde hurda, özellikle EAF (Ark Ocağı) teknolojisinin yakıtıdır; BOF (Konvertör) hatlarında da belirli oranlarda kullanılır. Hurdanın paslı olması geri dönüşüme engel değildir; kritik olan pasın miktarı, eşlik eden kirleticiler (yağ, boya, plastik, tuz, toz/toprak), parça geometrisi ve lojistik/süreç uyumudur.

B. Pas nedir? Hangi formları geri dönüşümü etkiler?

FeO (wüstit) – yüksek sıcaklıkta oluşur, indirgenmesi görece kolaydır.

Fe₃O₄ (manyetit) – siyah pas/ölçek; haddelemede yüzey oksidi olarak sık görülür.

Fe₂O₃ (hematit) – kırmızı pas; atmosferik koşullarda olgunlaşmış oksittir.

Katmanlı/gevşek pas – döküm öncesi elek/üfleme ile ayrılabilir; toz kaynağı ve cüruf yükünü artırır.

Not: Pasın kendisi Fe içerdiğinden, fırında indirgenip yeniden metallik Fe’ye dönüşebilir; bu bir “kayıp” değil, ilave indirgeyici ve enerji gereksinimidir.

C. Hurda sınıflandırması ve kabul kriterleri

Tesisler hurdayı; kalınlık, parça boyutu, temizlik düzeyi, karışan malzeme (bakır, kalay, çinko, paslanmaz vb.), nem ve oksit/kirlilik içeriklerine göre sınıflandırır. Paslı hurda:

Kabul edilebilir (yaygın pratik), fakat fiyat kırımı görebilir.

Aşırı pas + toprak + boya + yağ = yüksek cüruf/ gaz emisyonu/ yangın riski, düşük döküm verimi.

D. Proses perspektifi: EAF ve BOF’ta paslı hurda

1. EAF (Elektrik ark ocağı)

İndirgeme ve ergitme işlevini görür; paslı hurda için idealdir.

Pasın oksijeni, fırında karbon ve/veya CO ile indirgenir:

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

FeO + C → Fe + CO

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Sonuç: Karbon tüketimi, enerji tüketimi ve cüruf artar; FeO’lu cüruf ile metal kaybı yükselebilir (iyi cüruf yönetimi şart).

2. BOF (Bazik oksijen konvertörü)

Primer sıvı ham demire oksijen üflenerek çelik yapılır; hurda soğutucu/dengeleyici olarak katılır.

Aşırı paslı hurda, ısı dengesi ve cüruf kimyasını olumsuz etkileyebilir; payı genellikle sınırlıdır.

E. Metalurjik etkiler ve cüruf kimyası

Pas (Fe-oksit) fazlası: baziklik (CaO/SiO₂), cüruf viskozitesi, FeO içeriği ve fosfor kükürt rafinasyonu dengesini değiştirir.

FeO’lu cüruf ↑ ⇒ metalik demir cürufa kaçışı ve verim ↓.

Çözümler: doğru kireç/dolomit dozajı, oksijen üfleme stratejisi, karbon enjeksiyonu, köpük cüruf kontrolü, hurda hazırlama.

F. Ön arıtma ve hazırlık adımları

Mekanik ayrıştırma: Mıknatıs, elek, hava bıçağı; gevşek pas/toz/çöp uzaklaştırma.

Kesme/şekillendirme: Parça boyutunu fırın sepeti ve şarj stratejisine uygunlama.

Termal ön ısıtma: Nem ve uçucu organikleri azaltır; enerji geri kazanımı sağlar (gaz/fırın atığıyla).

Yüzey temizleme (yeniden kullanım içinse): Kumlama, tel fırça veya kimyasal pas sökücüler (ör. endüstriyel asidik/şelatlı çözümler). Ergitmeden doğrudan yeniden kullanım hedefleniyorsa bu adım kritiktir; ancak ergitme amaçlı geri dönüşümde yüzey pasının temizlenmesi zorunlu değildir—kirleticilerin azaltılması önceliklidir.

Güvenlik notu: Klorürlü kalıntılar, kaplı parçalar ve yağlı boyalar klorür/organik emisyon, patlama/alev alma ve duman riskleri doğurur; girişte gaz ölçümü, radyasyon taraması, nem kontrolü ve ateş güvenliği şarttır.

G. Enerji ve indirgeme ihtiyacı: Basit stoikiometrik örnek

Diyelim ki 1.000 kg “paslı hurda”nın 150 kg’ı Fe₂O₃ eşdeğeri olsun.

Fe₂O₃ mol kütlesi ≈ 159,69 g/mol.

1 mol Fe₂O₃’ü C ile indirgemek için 3 mol C gerekir.

Kütle oranı: C / Fe₂O₃ ≈ 0,225.

150 kg Fe₂O₃ için teorik ~33,8 kg C gerekir.

Aynı 150 kg Fe₂O₃’ten açığa çıkan metal Fe miktarı: Fe kütle oranı ≈ 0,699 ⇒ ~105 kg Fe.

Yorum: Pas, içindeki Fe’yi geri kazanmayı engellemez; fakat ilave karbon (ve enerji) talep eder. Pratikte reaksiyon verimsizlikleri, cürufa Fe kaçışı ve kirleticiler nedeniyle gerçek tüketimler ve kayıplar, teorikten yüksektir.

H. Kalite boyutu: Kimyasal ve mekanik etkiler

Pas, alaşım elementlerini artırmaz; ancak kirleticiler (Cu, Sn, Zn, Pb, Cl⁻, yağ/katran) kaliteyi bozar ve kırılganlık/çatlama, gaz/inklüz­yon sorunlarına yol açabilir.

Rebar, profil, sac gibi nihai ürünlerde yüzey kalitesi ve iç kusurlar için sıvı çelik arıtımı (ARD/VD/IAF vb.) ve temiz çelik uygulamaları önemlidir.

Paslı hurdanın özkütlesi düşer (gevşek pas, toz, toprağa bağlı), bu da sepet dolumu ve lojistik verimini etkileyebilir.

I. Ekonomi: Maliyet eşitliği nasıl değişir?

Artan pas ⇒ hurda fiyatında indirim eğilimi + enerji ve reaktif (karbon, kireç, dolomit) tüketimi ↑ + cüruf bertarafı maliyeti ↑.

Ön arıtma (eleme/üfleme/ön ısıtma) çoğu zaman net kazanç sağlar; çünkü metal verimi ve fırın çevrim süresi iyileşir.

Tesise özel maliyet modeli (hurda teşekkülü, enerji fiyatı, cüruf atık bedeli, döküm randımanı) ile optimize edilir.

İ. Çevresel etki ve iş sağlığı

Geri dönüşüm, primer üretime kıyasla belirgin enerji ve CO₂ tasarrufu sağlar.

Paslı hurda, toz ve cüruf artışıyla atıksız değildir; ancak toz toplama, cüruf geri kazanımı (yol alt yapısı, çimento katkısı vb.) ve emisyon kontrolü ile sürdürülebilir yönetim mümkündür.

Klorürlü/organik kirleticilerin yakılması istenmez; ön temizleme ve uygun kabul prosedürleri gerekir.

J. Uygulamada en iyi pratikler (Checklist)

Hurda kabul standardı: Nem, klorür, yağ/boya, toprak/toz limitleri; partiye özel işaretleme.

Ayrıştırma: Paslı/temiz, karışık/tek tür, ince/kaba ayrımı.

Ön ısıtma ve kurutma: Enerji geri kazanımı + güvenlik.

Cüruf yönetimi: Baziklik optimizasyonu, köpük cüruf kontrolü, FeO düşürme.

Karbon stratejisi: Teller/tuğla enjeksiyonu, sepete karışım, oksijen üfleme senaryoları.

Kalite kontrol: Numune, spektrometre, gaz içerikleri; gerekiyorsa ikincil metalurji.

İş güvenliği: Patlayıcı kapalı hacim, basınçlı kap, yakıt tankı, aerosol kutu kabul dışı.

K. “Paslı demiri eritmeden kullanmak” mümkün mü?

Yapısal kullanım (ör. donatı, taşıyıcı eleman) için yüzey pası taşıma kapasitesini ve aderansı etkiler; mekanik/kimyasal temizlik ve koruyucu kaplama gerekebilir. Kullanım standardı ve şantiye prosedürleri belirleyicidir.

Estetik/işlevsel parçalar (konstrüksiyon dışı) için tel fırça, kumlama ve endüstriyel pas sökücüler (ör. asidik/şelatlı çözeltiler) ile hızlı yüzey yenileme uygulanabilir; ardından pasivasyon/astar şarttır.

Ergitme yoluyla geri dönüşüm ise pası zaten indirger ve yok eder; dolayısıyla ergitme yönlü geri dönüşüm, paslı demir için en kestirme çözümdür.

L. Sık sorulan sorular

S1: Pas, hurdanın geri kazanılabilir demir miktarını düşürür mü?
Pasın kendisi Fe oksididir; indirgenerek Fe’ye döner. Ancak karbon/enerji tüketimi artar, FeO’lu cüruf ile metal kayıpları oluşabilir.

S2: Ne kadar pas “çok fazladır”?
Tesis ve proses özelidir. Genelde “fazla pas + kir” fiyat kırımı ve ön arıtma gerektirir. Mutlak eşik değerler tesis prosedürlerine bağlıdır.

S3: Boya/yağlı hurda geri dönüştürülemez mi?
Eritilebilir; fakat duman/emisyon ve patlama riski nedeniyle ön temizleme, kurutma ve güvenlik önlemleri zorunludur.

S4: Pas, nihai ürünün kimyasını bozar mı?
Pas, esasen oksijen kaynağıdır; alaşım elementi eklemez. Kirleticiler (Cu, Sn vb.) karışımdan gelirse kaliteyi bozar; bu pasla değil, hurda bileşimi ile ilgilidir.

M. Sonuç

Paslı demir geri dönüştürülebilir; üstelik yaygın sanayi pratiğidir. Başarı kriteri, pasın ve eşlik eden kirleticilerin yönetimi, uygun hurda hazırlığı, doğru EAF/BOF parametreleri, etkili cüruf–karbon–enerji optimizasyonu ve iş güvenliği/çevre disiplinlerine bağlıdır. Bu koşullar sağlandığında, paslı hurda teknik olarak yüksek randımanla, ekonomik olarak rekabetçi, çevresel olarak üstün bir girdi olmaya devam eder.