Endüstriyel baca tozlarından metalik değerlerin kazanımı
Evaluation metalic values from industrial flue dusts
- Tez No: 201618
- Danışmanlar: PROF. DR. ADNAN AYDIN, PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Endüstriyel baca tozları hem içerdikleri metalik degerleri, hemde bunların çevreye atılması ile olusan çevresel problemler nedeniyle tekno-ekonomik üretim yöntemlerinin gelistirilmesi gereken maddeler sınıfındadır. Endüstriyel baca tozlarının miktarı, metal üretim rakamları ile dogru orantılı artmaktadır. Örnegin; 2006 yılında dünya genelinde 1.24 milyar ton çelik üretilmistir. Bu üretiminin % 30'u Elektrik Ark Fırınları (EAF) kullanılarak gerçeklestirilmistir. Bu üretim tarzında 1 ton ham çelik üretiminden ortalama 10-15 kg EAF baca tozu olusmaktadır. Bu tozların ana bilesenlerini çinko, demir oksit ve çinko ferrit olusturmaktadır. Ayrıca Elektrik Ark Fırınına beslenen hurdanın tipine göre çesitli metallerde olabilir. Ülkemiz; 23.3 milyon ton çelik üretimi ile dünya genelinde 11. sırada, Avrupa'da ise 4. sırada yer almaktadır. Dünyadakinin tam tersine ülkemizdeki çelik üretiminin % 72'sinde Elektrik Ark Fırını kullanılmaktadır. Bu sebepten dolayı önemli miktarda EAF baca tozu olusmaktadır. Bu çalısmanın amacı; baca tozlarının içerdikleri metalik degerleri geri kazanıp ülke ekonomisine katma deger saglamak hemde çevreye agır metal içermeyen atıkların atılmasına bir proses dizayn etmektir. Çelik üretimi yapan bir firmadan temin edilen ?EAF baca tozu? olarak adlandırılan ve agırlıkça % 29.19 Zn, % 26.89 Fe, % 3.16 Pb, % 0.042 Cd ve % 0.65 Cl içeren baca tozu laboratuvar tipi döner fırında islenerek deneyler gerçeklestirildi. Mevcut çinko, kursun ve kadmiyum gibi metaller redükleyici uçurtma islemi ile gaz fazına alınmıs ve fırının agzında kondanse edilerek ürün olarak tutuldu. Ayrıca, redüksiyon atıgı kalıntının endüstriyel olarak kullanım imkanları arastırıldı. Kondanse ürün olarak toplanan ?Waelz Oksit? olarak adlandırılan ve agırlıkça % 66.24 Zn, % 0.18 Fe, % 5.55 Pb, % 0.0859 Cd ve % 4.99 Cl içeren kondanse ürünle uçurucu rafinasyon deneyleri yine laboratuvar tipi döner fırında gerçeklestirdi. II Ürünleri karakterize etmek amacıyla kimyasal analiz tekniklerinin yanı sıra Xısınları difraksiyonu (XRD) metodu da kullanıldı. Çalısma parametrelerinin çinko kazanım verimine ve demir metalizasyonuna olan etkileri; degisik deney sartları için, çinko kazanım ve demir metalizasyon degisim egrilerinin çizilmesinden yararlanılarak belirlendi. Deneysel çalısmalarda, metalik degerlerin geri kazanılmasında uygun kosulların saptanması amacıyla; sabit karbon miktarı (Cfix), sıcaklık ve süre çalısma parametreleri seçilmis ve bu parametrelerin metalik degerleri geri kazanma üzerine etkileri incelendi. Redüksiyon ve uçurucu rafinasyon deneyleri, deney malzemeleri ve seçilen parametreler asagıda özetlenmistir. Karbotermik Redüksiyon Bu çalısmada islem görmemis elektrik ark fırını baca tozu, islem görmemis kupol baca tozu ve peletlenmis EAF baca tozu linyit kömürü ile karbotermik olarak redüklendi. Karbotermik redüksiyon deneyleri bölüm III.3.1'de anlatılan laboratuvar tipi döner fırında gerçeklestirildi. Sabit sıcaklıkta fırından belirli zaman aralıklarında numune alındı. Numuneler kimyasal analize tabi tutuldu. Deneysel çalısmalardan elde edilen sonuçlar degerlendirildiginde, EAF baca tozu ve kupol baca tozundaki çinkonun redüklenerek uzaklasma oranının artan sıcaklık, süre ve stokiyometrik kömür ile arttıgı ve bu artısta sıcaklıgın daha etkin oldugu belirlendi. slem görmemis EAF baca tozu, peletlenmis EAF baca tozu ve islem görmemis kupol baca tozundan çinko kazanım veriminin en yüksek oldugu sartlar, 1100 °C 60. dakikada elde edildi. Bu sartlar altında islem görmemis EAF baca tozu, peletlenmis EAF baca tozu ve islem görmemis kupol baca tozundan çinko kazanım verimleri sırasıyla, % 98.47, % 99.36 ve % 97.52 olarak bulundu. slem görmemis ve peletlenmis EAF baca tozunda demir metalizasyonun en yüksek oldugu sartlar, 1050 °C 60. dakikada elde edildi. Bu sartlar altında islem görmemis EAF baca tozu ve peletlenmis EAF baca tozundaki metalizasyon sırasıyla, % 85.21 ve % 94.38 olarak bulundu. Uçurucu Rafinasyon Karbotermik redüksiyon deneylerinde elde edilen kondanse ürün (waelz oksit) deneyleri seramik retort da yapıldı. Sabit sıcaklıkta fırından belirli zaman III aralıklarında numune alındı. Numuneler kimyasal analize tabi tutuldu. Deneyler 1000, 1100, 1150, 1200 °C sıcaklıklarda yapıldı. Deneysel çalısmalardan elde edilen sonuçlar degerlendirildiginde, kondanse tozdaki kursun, kadmiyum ve klor içerigi artan sıcaklık ve süre ile azaldıgı ve bu artısta sıcaklıgın daha etkin oldugu belirlendi. Kondanse tozdaki en düsük kursun, kadmiyum ve klor içerigi, 1200 °C 120. dakikada elde edildi. Bu sartlar altında kondanse tozdaki safsızlıklarının konsantrasyonları su sekildedir; % 0.02 Pb, % 0.0087 Cd ve % 0.30 Cl olarak bulundu. Aynı sekilde kondanse tozdaki çinko konsantrasyonunun en yüksek oldugu sart, 1200 °C 120. dakikada elde edildi. Bu sartlar altında kondanse tozdaki çinko içeriginin en yüksek oldugu konsantrasyon, % 79.58 Zn veya %99.04 ZnO olarak bulundu. Deneysel çalısmalardan elde edilen sonuçlar degerlendirildiginde, EAF baca tozu karbotermik redüksiyon deneylerinde çinko kazanımının ve demir metalizasyonunun optimum oldugu sarj tipi, sıcaklık ve stokiyometrik karbon oranı sırasıyla, pelet, 1100°C ve (1:1.00) dir. Uçurucu rafinasyon deneylerinde çinko kalitesinin arttıgı optimum kosul 1200 °C ve 120. dakikadır.
Özet (Çeviri)
Industrial flue dust containing metallic values is considered as a hazardous material which causes environmental problems. It is important that this waste is environmental friendly treated. The amount of industrial flue dust increases with increased steel production. 2006 world steel production was 1.24 billion tons. %30 of this production had been done using Electric Arc Furnace (EAF). In this production process, the dust which is collected in bag-houses is usually 10-15 kg per ton of crude steel. This dust contains predominantly zinc oxide, iron oxide and zinc ferrite, and also oxides of various other metals introduced into the EAF from the scrap charge. With the production of 23.3 million tons steel, Our country is in the 11. order in the World, 4. order in Europe. Unlike the tendency in the world, in Turkey %72 of steel is produced using Electric Arc Furnace and this is the reason large quantities of EAF dust is generated. In this study; EAF dust containing 29.19 wt % Zn, 26.89 wt % Fe, 3.16 wt % Pb, 0.0042 wt % Cd and 0.65 wt % Cl was pyrometallurgically treated in a temperature controlled laboratory scale rotary tube furnace. Zinc, lead and cadmium were reduced using solid carbon. Evaporated non-ferric metals are collected as condensed product. Also, it was investigated if slags could be industrially used or not. The collected condensed product so called ?Waelz Oxide?, containing 66.24 wt % Zn, 0.18 wt % Fe, 5.55 wt % Pb, 0.0859 wt % Cd, and 4.99 wt % Cl were refined by volatizing. A temperature controlled laboratory scale rotary tube furnace was used to carry out the roasting experiments. Also, X-Ray diffraction (XRD) were carried out to determine the composition of the sample . II The effects of operation parameters were either determined by the drawing the variations of the recovery yield of zinc and the iron metallization of the samples depending on the parameters reduced in different conditions. Optimum conditions for producing metallic values using solid reductants were investigated. In the experimental studies, different operation parameters such as Cfix ratio, temperature and time were investigated. Reduction and refining by volatilizing experiments and also and investigated parameters are summarized bellow. Carbotermic Reduction EAF dust and Cupola dust raw materials and EAF pellets were reduced by lignite coal. In carbotermic reduction experiments, a temperature controlled laboratory scale rotary tube furnace was used. At a constant temperature, samples were taken periodically from the furnace during the experimental studies and were chemically analyzed. This experimental work dealt with a carbotermic reduction process for the separation of zinc from EAF dust and cupola dust. For the zinc recovery in EAF dust, pellet and cupolo dust, the optimum parameters were found to be 1100 °C and 60 minutes. Under these conditions, the best zinc recovery result for EAF dust, pellets and cupol dust were found to be 98.47 %, 99.36 % and 97.52 % respectively. For the iron metallization in EAF dust and pellet, the optimum parameters were found to be 1050 °C and 60 minute. Under these conditions, the best iron metallization result for EAF dust and pellets were found to be 85.21 % and 94.38 % respectively. Refining by volatilizing In this experimental series; a laboratory scale rotary tube furnace was used to treat the collected condensed powder obtained in the carbo-thermic reduction experimental series. The samples were taken from the furnace during the experimental studies and were chemically analyzed. Temperatures between (1000, 1100, 1150 and 1200 °C) were investigated. It was observed that the amount of lead, cadmium and chlorine in the condensed powder decreased with increased both time and temperature. The optimum conditon was found to be the least lead, cadmium and chlorine contain in condense powder were generated at 1200 °C temperature and 120 minutes. Under these conditions; the amount of lead, cadmium and chlorine in the III powder were 0.02 %, 0.0087 % and 0.30 % respectively. The highest zinc recovery efficiency (79.58 %.) was attained at 1200oC for 120 minutes. In EAF dust carbotermic reduction experiments, pellet was found to be the best charge type for the zinc recovery and iron metallization with a stochiometric ratio of 1 at 1100°C. In the refining by volatilizing, the highest zinc refining efficinecy was attained at 1200 °C for 120 minutes.
Benzer Tezler
- Yüksek fırın baca tozlarının ferromanganez üretiminde kullanılması
Utilization of blast furnace flue dust in ferromanganese production
İBRAHİM ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KELAMİ ŞEŞEN
- Türkiye'deki elektrikli ark ocaklarından kaynaklanan baca gazı tozlarının yönetim ve geri kazanım seçenekleri
Consisting of an electric arc furnace chimney gas dust management in Turkey and recovery methods
MURAT TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. SENEM BAYAR
- Design of anode active materials from hot dip galvanizing waste for lithium ion batteries
Lityum iyon piller için sıcak daldırma galvaniz atıklarından anot aktif malzemelerin tasarımı
ORHUN OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN
- Sanayi baca gazlarındaki SO2'in Ca içeren yerli sorbentlerle kuru giderilmesi ve proses mühendisliği açısından incelenmesi
Dry desulphurization of flue gas with Ca containing sorbents and experimental study of the process engineering problems
YAHYA SUYADAL
Doktora
Türkçe
1997
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HÜSEYİN OĞUZ
- Coupled wastewater treatment and CO2 mitigation by microalgal (Chlorella vulgaris) cultures
Mikroalgal (Chlorella vulgaris) kültürleri ile entegre besiyer madde giderimi ve CO2 mitigasyonu
DİRENİŞ ÇAYLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiYer Sistem Bilimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKSEL NİYAZİ DEMİRER
DOÇ. DR. TUBA HANDE BAYRAMOĞLU