Demir cevheri içerisindeki safsızlıkların olumsuz etkilerinin giderilme yollarının araştırılması
Investigation of removal methods for the impurities in iron ores
Yazar: MUSTAFA BOYRAZLI
Danışman: PROF. DR. ZEKİ ÇİZMECİOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Demir cevheri = Iron ore ; Peletleme = Pelleting ; Sinterleme = Sintering

Özet:
Bu çalışmada, klorlayıcı buharlaştırma yöntemi uygulanarak hem sinterleme hem de küresel pelet üretim aşamasında demir cevheri konsantresi ve sinter harmanında bulunan alkali ve empüritelerin giderilmesinin yanı sıra klorlayıcı buharlaştırmanın sinterlenmiş küresel pelet mukavemeti ve pelet gözenekliliğinde meydana getireceği olumsuzlukların giderilmesine çalışılmıştır.Bu amaçla Divriği A kafa manyetit konsantresi ve Erdemir Ereğli Demir Çelik T.A.Ş. den temin edilen sinter harmanı kullanılmıştır. Manyetit konsantresi üzerinde yapılan küresel pelet üretimi deneyleri CaCl2 katkılı ve CaCl2 katkısız olmak üzere iki bölümde incelenmiştir. CaCl2 katkısız yapılan deneylerde sinterlenmiş pelet mukavemeti ve pelet gözenekliliği açısından en uygun sonuçların %0,5 uçucu kül %0,25 Ca(OH)2 ve %0,25 Ca bentoniti ilavesi ile elde edilen 2648 N/Pelet mukavemet değeri ve %27,9 gözeneklilik değeri olduğu ortaya konulmuştur.CaCl2 katkılı deneylerde ise bağlayıcı olarak en uygun sonuçlar %0,5 Na-bentoniti,%0,3Ca(OH)2 ve %0,3 uçucu külün bir arada kullanıldığı ve küresel pelet üretim aşamasında %1,36 CaCl2'nin çözelti halinde püskürtüldüğü numunelerde elde edilmiştir. Bu numunelerin yapılan kimyasal analizlerinde, alkaliler %0,11'lik miktardan %71,82'lik giderim verimiyle %0,031'e başarılı bir şekilde düşürülürken, kükürt %0,40'dan %47 giderme verimiyle %0,212 miktarına, bakır, %0,021'den %66,67 giderim verimiyle %0,017'ye ve çinko ise %0,01'den %90'lık verimle %0,001'e başarılı bir şekilde düşürülmüştür. Bu numunelerde ölçülen pelet mukavemet değeri 2726 N/Pelet olurken, %31,0 pelet gözenekliliği elde edilmiştir.Sinter harmanında yapılan çalışmalarda CaCl2 katı ve çözelti olarak ilave edilmiş, en iyi sonuçların %3(stokiometrik miktarın 6 katı) CaCl2'nin katı olarak ilave edildiği numunelerde K2O giderme verimi % 41,54 olurken, Na2O giderme verimi %21,09 olarak belirlenmiş, toplam alkali miktarı %0,251'den %0,165'e düşürülmüştür. %3 CaCl2'nin çözelti halinde ilave edildiği numunelerde ise K2O giderme verimi % 49,09 olurken Na2O giderim verimi % 28,7 olarak ölçülmüş toplam alkali %0,251'den %0,165'e düşürülmüştür. Boyut dağılımı deneylerinde ise en iyi sonuçlar -0,10mm boyutunda elde edilmiş olup %3 CaCl2'nin katı olarak ilavesiyle, K2O ve Na2O sırasıyla %69,21 ve %59,13 giderim verimiyle uzaklaştırılmış, aynı miktar CaCl2'nin çözelti olarak ilave edilmesi durumunda K2O gideriminde % 88,08'lik bir verim değerine, Na2O'da ise %73,26'lık bir verim değerine ulaşılabilmiştir. CaCl2'nin korozif etkisinden dolayı endüstriyel uygulamalarda çözelti halinde ilave edilmesi yerine katı olarak sinter harmanına ilave edilmesi daha avantajlı görülmektedir.

Abstract:
In this study, impurity and alkaline elimination were carried out in sintering batch for sintering and in iron ore concentrates for pelletising by the chloride volatilization process. Besides it was also attempted to reduce the negative effects of chloride volatilization process on the porosity and on the compression strength of sintered pellets.For this purpose magnetite concentrates of Divriği region?s ?A Hill? cite and sintering batch of Erdemir Ereğli Iron and Steel Inc. were used. Spherical pellet production experiments were divided and studied in two different parts, namely with CaCl2 addition and without CaCl2 addition. Experiments done without CaCl2 addition for compressive strength and porosity, the best result among all experiments was obtained by 0.5 % fly ash 0.25 % Ca(OH)2 and % 0.25 Ca bentonite addition which was resulted in 2648 N/Pellet compressive strength and 27.9 % porosity.Best results for impurity elimination efficiency ratio among all investigation on sintering batch which was added as 3% CaCl2 (six times of stoichiometric ratio) in the form of solid powder addition resulted in 41.54 % and 21.09 % for K2O and Na2O respectively whereas 49.09 % and 28.7 % efficiency ratios were found for K2O and Na2O respectively by using 3% CaCl2 addition in the form of solution.The best result among all experiments carried out by CaCl2 added samples with 0.5 % Na-bentonite, 0.3% Ca(OH)2 and 0.3 % fly ash composition and in spherical pellet production with 1.36% CaCl2 containing solution spraying. In the chemical analysis of samples produced by this method alkalines were reduced from 0.11 % to 0.031 % by 71.82 % removal efficiency ratio, sulphur was reduced from 0.4% down to 0.212 % by 47 % removal efficiency ratio, copper was reduced from 0.021 % to 0.017 % by 66.67 % removal efficiency ratio and zinc was also successfully reduced from 0.01 % to 0.001 % by 90 % removal efficiency ratio. Compressive strength and porosity were measured for the best composition as 2726 N/Pellet and 31.0 % respectively.Best results for the basis of grain size distribution was obtained -0.1 mm with 3% CaCl2 powder addition resulted in 69.21 % and 59.13 % impurity elimination efficiency ratio for K2O and Na2O respectively whereas 88.08 % and 73.26 % efficiency ratios were found for K2O and Na2O respectively by using 3% CaCl2 addition in the form of solution.Although the lower elimination efficiency value in the case of solid form additive, it is advised to apply solid form CaCl2 additive instead of solution form not to have corrosion problem of sinter band in industrial applications.