توصيفگر ها :
غبار كوره قوس , پوسته اكسيدي , آهن اسفنجي , گندله , بريكت , احيا مستقيم
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
In this work, an executable and inexpensive solution for electric arc furnace dust (EAFD) recycling that is appropriate to the geographical location and industrial condition of Mobarakeh steel company is given. For this purpose, three concentrated powders with mixing of EAFD and slab scale were made with a composite of 5, 10, and 15 percent EAFD. About 42.7% of EAFD is iron oxide (hematite). Adding of slab scale was done to concentrate iron oxide in samples. Then three pellets of each powder for direct reduction by CO-H2 mixture gas and three briquettes with graphite for solid-state reduction were made. In this experiment for all of the steps and samples, chemical, phase, and ionic (if needed) compounds were examined by XRF, XRD, and wet chemistry analysis. Considerably, suitable water absorbency of EAFD, amount of Bentonite in pelletizing was reduced to 0-0.2%. Due to big amount of slag phases in EAFD, baking and sintering of pellets in high temperatures and long time cause slag phases to melt and channels fitting in the pellet and reducing porosity and reducibility. For solution, the slab scale was fired in an oxidizing furnace for 180 minutes at 1100 ºC for magnetite to hematite transformation. Instead, sintering time and temperature after pelletizing were reduced. The diameter growing of 15% EAFD powder was stopped at 9 mm. Therefore this powder was deleted from the latter steps and two pellets from 5 and 10% EAFD were made by a pelletizer disk with a 50 cm diameter and 18-70 rpm. The drop number and wet strength of pellets and briquettes were observed according to ISO4700: 2007. Jambo Midrex testing according to ISO 11257 measured for pellets reducing rate and degree. Three briquettes were made with each powder mixed with graphite as the reducer. The reducing rate and degree of briquettes were measured by TG-DSC testing in a thermal analyzing furnace. Finally, due to total and metallic iron, the metallization degree was calculated. Pellets and briquettes with 5% EAFD were shown best reduction behavior. It was reduced by more than 80% after 23 minutes and more than 97% after 90 minutes. The metallization degree of this pellet is 92.32. Also, the metallization degree of the briquette with 5% EAFD was 91.42. Mechanical properties for all of the samples were approximately the same and acceptable. According to the results, the mixing of EAFD and a rich iron oxide source reduce Bentonite, water, and sodium silicate consumption in pelletizing and briquetting. Also without complex processes and energy consumption recycling of Mobarakeh steel complex EAFD and slab scale is executable. Also, this work can avoid EAFD emissions in the environment.
