Entegre demir-çelik tesisi tufalinden doğrudan redüklenme yöntemi ile ham demir üretimi
Pig iron production by direct reduction method from integrated iron and steel plant's mill
Yazar: GÜLTEKİN ÖNKİBAR
Danışman: YRD. DOÇ. RECEP ARTIR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alternatif ham demir üretim yöntemi olan doğrudan redükleme yöntemi, klasik hamdemir üretiminin yerini alabilecek ve günümüz koşullarında gittikçe önem kazanan birözelliğe sahiptir. Yüksek fırınların yatırım maliyetlerinin yüksekliği, büyük kurulumalanları gereksinimi ve çevresel etkiler neticesinde tercih edilmeyen bir yöntemdir. Sonyıllarda dünyadaki çelik üretiminde yüksek fırından ziyade elektrik ark fırınlarına doğrubir eğilim görülmektedir. Bu eğilimi arttıran temel etmen yeni geliştirilen doğrudanredüklenmeyle demir üretimidir. Bu yöntemle toz cevher ve her çeşit demir cevheriiçeren atık tozlar çok daha az yatırım maliyeti, daha az ulaşım maliyeti, çok az kurulummaliyeti, daha az olumsuz çevresel etkilere sebep olacak şekilde ham demiredönüştürülebilmektedir. Bu yöntem sayesinde ilerde kok fabrikası ve sinterfabrikalarının kullanılmayacağı belirtilmektedir. Ayrıca doğrudan redüklenme tesisineekli proseslerle her çeşit çelik üretimine imkan sağlamaktadır.Bu çalışmada entegre demir-çelik fabrikası atıklarından olan tufal tozlarının doğrudanredüklenme yöntemiyle değerlendirmesi incelenmiştir.Tufal, entegre demir-çelik tesislerinin haddehaneleri, sürekli döküm tesislerinde ve tavfırınlarından çıkan çelik slab ve kütük yüzeylerinde tavlama esnasında gerçekleşenoksitlenme sonucu oluşan demir oksit tabakasıdır.Entegre demir-çelik tesislerinde tufaller, sinter fabrikasında değerlendirilmekte fakatsinterleme sırasında iki kez işlem görmesi hem ekonomikliği azaltmakta hem deçevresel zararları daha fazla olmaktadır. Bu çalışmayla tek kademede demir elde edilipedilmeyeceği araştırılmıştır. Aynı zamanda bu yöntemle çok ince boyuta sahip vetenörü düşük cevherlerde değerlendirildiğinden sinter fabrikasının gereksiniminiortadan kaldırmaktadır.Çalışmamızda -212Âµm boyutundaki tufal tozları -53Âµm'luk kömür ve -100Âµm'lukkireçle belirlenen oranlarda karıştırılıp bağlayıcı olarak melas çözeltisi kullanılarakopeletlenmiştir. 1375 C'de %20 kömür ve %1 Ca(OH)2 içeren bileşimin optimumdeğerlere sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Direct reduction is an alternative pig iron production method, which is in to day?s circumstances gainingimportance and may be replaced by the classical pig iron production. Blast furnaces are not favourablefurnaces due to their higher investment cost and requirement of vast working area and environmentalconsiderations. In recent years there have been a tendency to electric arc steelmaking in all over theworld. Leading factor of this increasing trend is basically production of pig iron by direct reductiontechnique. In this method, iron ores and iron containing waste material or powders can be converted intopig iron leading to low investment cost, reduced transportation cost and a decreased environmentaleffects. It is anticipated that coke and sinter plants would be disappear any longer with this noveltechnique. This method can also enable to produce various steel grades together with steel makingprocess unit attached to direct reduction plant.In this work, an investigation was carried out by direct reduction method to utilise waste mill scalepowders of integrated iron and steel milling plant.Mill scales are an oxidised layer of steel alloys containing iron oxide on the surface of slabs and billetsoccurring during annealing in heating furnace at integrated iron and steel milling plant, and continuouscasting unit.Mill scales are normally used in the sinter plant at integrated iron and steel plant however, this route, i.e.utilization of mill scales in two different steps, is not economically efficient process as well as it isharmful to the environment. Therefore it is aimed in this work to investigate to produce pig iron bydirect reduction process in one step. This process is also beneficial for the utilisation of the low-gradeiron ores and iron ores having fine particle size and to abolish the necessity of sinter plant.In this work, batches were prepared and pelletized by using mill scale powders with -212 Âµm and coalpowder with -53Âµm and lime powder with -100Âµm grain sizes all mixed together using different batchratios and molasses were used as binder during pelletising process. Wet strength and dry strength, afterodrying at 150 C for 1 hour, measurements were carried out after pelletising. All strength values werefound to be higher than standard values. Pellets were thenoo ofired at various temperatures including 1350 C, 1375 C and 1400 C. Satisfactory results wereoogained with firings at 1350 C and 1400 C with 20 % coal and 1 % Ca(OH)2 additions. Optimumoresult was obtained with composition which fired at 1375 C containing 20 % coal and 1 % Ca(OH)2.