Entegre demir-çelik tesisi atıklarından demir hammaddesi üretimi
Iron raw material production from solid wastes of integrated iron and steel plant
Yazar: DİCLE KOCAOĞLU YILMAZER
Danışman: PROF. DR. MUHLİS NEZİHİ SARIDEDE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Entegre-demir çelik tesislerinin ana girdisi demir oksit cevheridir. Cevherden demir-çelik üretimi esnasında tufal, Bazik Oksijen Fırını (BOF) çamuru ve baca tozu olmak üzere bünyesinde yüksek oranda demir bileşikleri bulunduran atıklar açığa çıkmaktadır. Gün geçtikçe kullanılan cevherlerin tenörünün azalması ve buna bağlı olarak oluşan yüksek üretim maliyetleri, oluşan bu atıkların da cevhere alternatif olarak kullanılmasını gerektirmektedir. 
Demir-çelik üretimi esnasında açığa çıkan atıkların, sinter harmanına katılarak ikincil hammadde olarak kullanılmasıyla bu atıklardan demir hammaddesi üretimi mümkün olmaktadır. Ancak, atıklardan demir hammaddesi elde edilmesi amacıyla kullanılan yöntemlerin maliyeti artırması sebebi ile sanayide istenilen seviyelere ulaşamamıştır. Bu yüzden, atıklar ya daha düşük bir bedelle ihraç edilmekte ya da sektör dışı alanlarda kullanılmaktadır. Gelecekte ise azalan yeraltı kaynakları ile birlikte bu atıklardan ekonomik yöntemlerle demir üretilmesi daha büyük önem kazanacaktır. 
Bu çalışmada, entegre demir-çelik tesislerinde üretim sırasında ortaya çıkan tufal, BOF çamuru ve baca tozu halindeki katı atıklar kullanılarak demir hammaddesi üretimi incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, hammadde üretimi esnasında bu artıklar farklı oranlarda karıştırılıp değişen miktarlarda kok ilave edilerek, çeşitli presleme basınçlarında briketler haline getirilmiştir. Bu çalışmadaki temel amaç, düşük maliyetle yüksek redüksiyon oranlarında demir hammaddesi üretmek olduğundan, elde edilen briketler, 1000°C ve 1100°C olmak üzere 2 farklı sıcaklıkta ve farklı sürelerde redüksiyon işlemine tabi tutulmuştur. Böylece, atık karışım oranlarının, briket oluşturulması esnasındaki presleme basıncının, kok oranının, sıcaklık ve sürenin oluşan ürünlerin redüksiyon yüzdesine etkisi incelenip optimum çalışma koşulları tespit edilmiştir. 
Deneysel çalışmanın sonucunda, her iki karışım türü için de mümkün olan en düşük presleme basınçlarında (1 N) şekillendirilen ve 1100°C'de redüklenen briketlerin daha yüksek redüksiyon yüzdeleri verdiği belirlenmiştir. Ayrıca briketlerin uygulanan redüksiyon sıcaklıklarında redüksiyon oranlarının arttırılması için sürenin ve/veya kok miktarının arttırılması gerektiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Iron oxide ore is main input of integrated iron and steel plant. While producing iron steel from ore, wastes occur which include high iron content such as basic oxygen furnace (BOF) sludge, flue dust. There is need to use wastes as an alternative for ores because of decreasing grade of ores and increasing production costs day by day.
It makes possible to gain iron steel raw material from these wastes by adding them to sinter mixture as secondary raw material. However, these methods could not be utilized enough in iron and steel industry since they increase cost of iron steel production. For this reason, wastes are exported with low costs or used in out of iron and steel industry with different purposes. Utilizing from these wastes with economic methods will become extremely important issue in near future since decreasing underground resources. 
Manufacturing iron steel raw material from solid wastes such as basic oxygen furnace (BOF) sludge, flue dust and scale that occur during production in integrated steel plants, have been investigated in this study. These wastes pressed under different pressures and made briquettes after mixed with different proportions and added different quantity of coke during experimental studies. Since the main purpose of the study is to product highly reducible low-cost iron steel raw material, manufactured briquettes were reduced at two different temperature as 1000°C and 1100°C during different reduction periods. So, effect of waste proportions added to mixture, pressing pressure, coke content, reduction temperature and reduction period to reduction percentage have been investigated and optimum conditions have been fixed.
It has been found at the end of study that higher reduction percentages were obtained with briquettes which pressed with minimum possible pressing pressure (1 N) and reduced at 1100°C. In addition, it has been found that reduction time or coke content should be increased to get higher reduction percentages at constant reduction temperatures.