بازيافت غبار كوره قوس الكتريك شركت فولاد مباركه اصفهان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

هدف از اين پژوهش، ارائه يك راهكار قابل اجرا، كم¬هزينه و سازگار با شرايط جغرافيايي و امكانات صنعتي براي بازيافت غبار فرآيند توليد مذاب در كوره¬هاي قوس الكتريك شركت فولاد مباركه در جهت كاهش آسيب¬هاي زيست¬محيطي و جلوگيري از هدر رفتن سرمايه است. بدين منظور سه نمونه پودر كنسانتره با تركيب غبار كوره قوس فولادسازي و پوسته اكسيدي اسلب ريخته¬گري شده¬ي فولاد مباركه، با ميزان 5، 10 و 15 درصد غبار ساخته شد. اكسيد آهن حدود 7/42 درصد تركيب وزني غبار كوره قوس را به شكل هماتيت تشكيل مي¬دهد. اضافه نمودن پوسته¬ي اكسيدي با هدف تغليظ كنسانتره از اكسيد آهن انجام شد. سپس از هركدام سه نمونه گندله براي انجام فرآيند احياي مستقيم با مخلوط گازي مونوكسيد كربن و هيدروژن و سه نمونه بريكت همراه با گرافيت براي احياي جامد-جامد توليد شد. در تمام مراحل پژوهش آناليز تركيب شيميايي، فازي و يوني نمونه¬ها با استفاده از روش هاي شيمي تر XRD، XRF و شيمي تر انجام شد. با توجه به خاصيت مناسب جذب آب در غبار كوره قوس، در توليد گندله ميزان بنتونيت مورد استفاده به 0 تا 2/0 درصد وزني كاهش و سود نيز حذف شد. مقادير زياد تركيبات سرباره¬اي با دماي نقطه ذوب پايين در غبار كوره قوس، در صورت پخت گندله در دماي بالا و زمان زياد براي افزايش استحكام و استحاله¬ي مگنتيت به هماتيت، به دليل ذوب شدن فاز سرباره¬اي و پر شدن كانال¬ها، باعث كاهش تخلخل گندله و احياپذيري آن مي¬شود. در اين پژوهش براي حل اين مشكل، پوسته¬ي اكسيدي پيش از آسياب و گندله¬سازي، در يك كوره با محيط اكسيدي با دماي 1100 درجه سلسيوس به مدت 180 دقيقه تبديل به هماتيت شدند. در عوض زمان و دماي پخت و استحكام¬دهي به 150 درجه سلسيوس و 750 دقيقه كاهش داده شد. رشد قطر گندله حاوي 15 درصد غبار در فرآيند گندله¬سازي تا ميانگين 9 ميلي متر متوقف مي¬شود. از اينرو اين تركيب از ادامه آزمايش حذف و با كنسانتره¬هاي حاوي 5 و 10 درصد غبار، گندله¬هايي با قطر 10، 5 تا 16 ميلي¬متر ساخته شد. براي اين كار از يك ديسك گندله¬سازي با قطر 50 سانتي متر و سرعت دوران 18 تا rpm 30 استفاده شد. عدد افتادن و استحكام تر نمونه¬ها بر اساس استاندارد ISO 4700: 2007 محاسبه شدند. ميزان خردشوندگي، خوشه¬شوندگي و سرعت و درجه احياي گندله¬ها با آزمايش جامبو ميدركس بر اساس استاندارد ISO11257 بدست آمد. براي ساخت بريكت، هر كنسانتره با گرافيت به عنوان احياكننده و 5/0 درصد وزني ملاس چغندر قند به عنوان چسب مخلوط شده و در يك قالب استوانه¬اي تحت فشار 280 مگاپاسكال فشرده شد. مقدار گرافيت مصرفي 5 درصد بيش از مقدار استوكيومتري در نظر گرفته شد. عدد افتادن و استحكام تر نمونه¬ها بر اساس استاندارد ISO 4700: 2007 به دست آمد. سپس سرعت و درجه¬ي احياي بريكت¬ها در يك كوره آناليز حرارتي با روش TG-DSC بررسي شد. در نهايت با توجه به آهن كل و آهن فلزي نمونه-ها، درجه متاليزاسيون براي هركدام محاسبه شد. گندله با 5 درصد وزني غبار پس از 23 دقيقه بيش از 80 و پس از 90 دقيقه بيش از 97 درصد احيا شد. درجه متاليزاسيون اين گندله 32/92 حاصل گرديد. اين گندله بهترين رفتار احياشوندگي را نشان داد. همچنين بريكت با 5 درصد غبار بهترين سرعت و درجه احيا و درجه متاليزاسيون يعني 42/91 را حاصل شد. خصوصيات مكانيكي تمام نمونه¬ها تقريبا به هم نزديك و قابل قبول بود. بر اساس نتايج به دست آمده، تركيب كردن غبار كوره قوس با يك منبع غني اكسيد آهن براي توليد بريكت و گندله مصرف چسب را كاهش مي¬دهد. همچنين بدون نياز به فرآيندهاي پيچيده و تجهيزات اضافي و بدون افزايش مصرف آب و انرژي مي¬توان اين محصول جانبي را به چرخه¬ي توليد بازگرداند. بنابراين با استناد به اين نتايج مي¬توان با بكارگيري اين روش نه تنها بخش قابل ملاحظه اي از غبار و پوسته هاي اكسيدي توليدي در فولاد مباركه را به چرخه مواد مصرفي بازگرداند، بلكه موجب كاهش آسيب هاي ناشي از رها شدن آلايندها در محيط زيست مي¬گردد.

219868

استخراج فلزات

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان