Denizli-Tavas mangan cevherinden karbotermal redüksiyonla ferromangan üretimine aktivasyonun etkisi
Effect of activation on ferromanganese production from Denizli-Tavas manganese ore  by carbothermal reduction
Yazar: GÖKHAN ÇİL
Danışman: DOÇ. DR. KENAN YILDIZ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Ferromanganez = Ferromanganese ; Karbotermal indirgeme = Carbothermal reduction

Özet:
Mangan, endüstride çok sayıda kullanımı olan bir elementtir. Tüm manganın %95?i günümüzde demir ve çelik üretiminde kullanılmakta, geri kalan kısmı kuru hücre pillerinde ve belirli kimyasal amaçlarla kullanılmaktadır. Mangan, demir içeren ürünlerin mukavemet, sertleştirilebilirlik, tokluk ve işlenebilirlik gibi belli özellikleri sağlamak için kullanılan bir alaşımlama elementidir. Kükürdü bağlayıcı, deokside edici ve alaşımlama amacıyla demir ve çelik üretiminde de öneme sahip olan bir metaldir. Demir ve çelik endüstrisinde kullanılan manganın çoğu ferromangan ve silikomangan formundadır. Mangan ilavesi, demir üretimi esnasında cevher formunda, çelik üretim kademesinde de ferromangan alaşımı olarak katılabilmektedir.

Çalışmanın ilk kademesinde Denizli-Tavas bölgesi karbonatlı mangan cevheri 1000°C de 2 saat süreyle kalsine edilmiş, daha sonra bir gezegensel değirmende farklı öğütme sürelerinde mekanik olarak aktive edilmiştir ve mangan cevherinin yapısı üzerine mekanik aktivasyonun etkileri X-ışını difraksiyon, tarama elektron mikroskopisi ve partikül boyut analizi ile incelenmiştir.

İkinci kademede, hem aktive edilmemiş hem de aktive edilmiş mangan cevheri 1100°C - 1300°C sıcaklık aralığında, 1, 3 ve 5 saat süreyle grafitle argon atmosferi altında redüklenmiştir. Redüksiyon dereceleri, cevherdeki ağırlık kayıpları kullanılarak hesaplanmıştır. Redüklenmiş numuneler EDAX ile beraber tarama elektron mikroskopisi ile incelenmiş ve redüksiyon esnasında oluşmuş fazlar X-ışını difraksiyon analizi ile tespit edilmiştir.

Deneysel sonuçlara göre, aktive olmamış mangan cevherinin 1100°C ve 1200°C de 1 saatlik sürede redüksiyon dereceleri sırasıyla %34,29 ve %55,11 dir. Aynı redüksiyon koşulları altında aktive edilmiş (60 dak) mangan cevherinin redüksiyon dereceleri sırasıyla %41,70 ve %70,43 dür. Sonuç olarak mangan cevherinin mekanik aktivasyonuyla redüksiyon derecesi artmıştır.
Anahtar Kelimeler: Ferromangan, Karbotermal Redüksiyon, Mekanik Aktivasyon

Abstract:
Manganese is an element which has numerous applications in industry. Roughly 95% of all manganese units are used in iron and steel production nowadays and the remaining parts are used for the production of dry cell batteries and for certain chemical aims. Manganese is used as an alloying element for its beneficial properties such as strength, hardenability, toughness and workability of ferrous products and it is also essential to iron and steel production by virtue of its sulphur-fixing, deoxidizing, and alloying properties. Most of the manganese used in iron and steel industry are in the form of ferromanganese and silicomanganese. The addition of manganese can be in the form of its ore during the ironmaking or as ferromanganese alloy in the steelmaking stage.

In the first step of this study, manganese carbonate ore from Denizli-Tavas region was calcined at 1000°C for 2 h and then activated mechanically in a planetary mill for different milling times and the effects of mechanical activation on the structure of manganese ore were examined using of X-ray diffraction, scanning electron microscopy and particle size analysis.

In the second step, both non-activated and activated manganese ore were reduced with graphite at temperatures between 1100°C - 1300°C for 1, 3 and 5 h under argon atmosphere. The reduction degrees were calculated using of weight losses in the ore. The reduced samples were examined with scanning electron microscopy attached with EDAX and the phases formed during reduction were detected by X-ray diffraction analysis.

According to the experimental results, the reduction degrees of non-activated manganese ore at 1100°C and 1200°C for 1 h were 34,29% and 55,11%, respectively. The reduction degrees of the activated (60 min) manganese ore at the same reduction conditions were 41,70% and 70,43%, respectively. As the result, the reduction degree was increased with mechanical activation of manganese ore.
Keywords: Ferromanganese, Carbothermal Reduction, Mechanical Activation