Demir-çelik tesisi tufalinin kok kömürü ile indirgenebilirliğinin araştırılması
Determination of reducibility of iron and steel plant scale with coke
Yazar: KAMİL MAMMADOV
Danışman: PROF. DR. SALİH AYDOĞAN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada Kroman Çelik Sanayii A.Ş.'ne ait tufal numunesinin kok kömürü etkisinde indirgenebilirliği araştırılmıştır. Deneyler; sıcaklığı 1600 °C'a ayarlanabilen metalurjik bir fırında gerçekleştirilmiştir. Çalışmalarda sıcaklığın, bağlayıcı (Na-bentonit) oranının ve pelet çapının indirgeme verimine olan etkileri incelenmiştir.

Elde edilen sonuçlara göre sıcaklık artışı ile doğru orantılı olarak indirgeme veriminin arttığı pelet çapı arttıkça indirgeme veriminin düştüğü ve bağlayıcı oranının indirgeme verimi üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.

Kinetik değerlendirme kullanılarak tufalin kok kömürü etkisinde indirgenebilirliğinin "küçülen çekirdek modeli" ile uyumlu olduğu ve "1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]=k_d t" ile ifade edildiği belirlenmiştir. Aktivasyon enerjisi 900-1050 °C sıcaklık aralığında 444,77 kJ/mol, 1050-1150 °C sıcaklık aralığında ise 24 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Pelet çapının indirgeme verimine etkisi (d)-1,963 olarak hesaplanmıştır. Difüzyon modeli kullanılarak bulunan yarı ampirik model aşağıdaki gibidir.

900-1050 °C aralığı için; 
1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]=kn.(e-444770/(R.T).(d)-1,963.(Na-bentonit oranı)1).t

1050-1150 °C aralığı için;
1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]= kn.(e-24000/(R.T).(d)-1,963.(Na-bentonit oranı)1).t olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: İndirgeme, Kok kömürü, Pelet, Sünger demir, Tufal, Wüstit

Abstract:
In this study, the reducibility of the  steel plant scale sample of Kroman Çelik Sanayii A.Ş. under the influence of coke was investigated. Experiments were conducted using a metallurgical furnace which temperature can be adjusted to 1600° C. In this study, effects of temperature, binder ratio (Na-bentonite) and pellet diameter on reduction efficiency were investigated.

According to the results, it was found that reduction efficiency increased with increasing temperature,  decreased with pellet diameter increased and binder ratio has not significant effect on the reduction efficiency.

Using kinetic evaluation, it was determined that the reducibility of steel plant scale under the influence of coke was compatible with the "shrinking core model". The determined model can be expressed as "1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]=k_d t"

The activation energy calculated in the temperature range of 900-1050 °C and 1050-1150 °C was found to be 444.77 kJ/mol and 24 kJ/mol, respectively. The effect of pellet diameter on reduction efficiency was determined as (d)-1,963. The semi-empirical model found using the diffusion model is presented follows.

For the temperature range covering 900-1050 °C;
1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]=kn.(e-444770/(R.T).(d)-1.963.(Na-bentonite content)1).t

For the temperature range covering 1050-1150 °C;
1/3ln(1-X)-[1-(1-X)-1/3]=kn.(e-24000/(R.T).(d)-1.963.(Na-bentonite content)1).t

Keywords: Reduction, Coke, Pellet, Sponge iron, Steel plant scale, Wustite