Viscosity predictions of fayalite slags by modified quasichemical model and Einstein-Roscoe equation route
Fayalit cüruflarinin viskozitesinin modifiye edilmiş kuasikimyasal model ve Einstein-Roscoe eşitliği kullanılarak modellenmesi
- Tez No: 507616
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Cüruflar metalurjik süreçlerin kontrol edilmesinde oldukça büyük önem arzeden oluşumlardır. Sağladıkları üç temel özellik bulunmaktadır bunlar: sıvı metalle atmosfer arasında ısı kalkanı oluşturmaları, sıvı metaldeki safsızlıkaları bünyelerinde çözerek uzaklaştırmaları ve sıvı metalle atmosferin bağlantısı keserek metalin tekrar oksitlenmesini önlemeleridir. İçerdikleri farklı bileşiklere göre pek çok farklı cüruf çeşidi bulunmaktadır. Bileşimlerindeki bu çeşitlilik, üzerinden üretim gerçekleştirilen cevherin safsızlık derecesine, ikincil hammadde oranına ve CaO, MgO, Al2O3 gibi çeşitli katkıların miktarına bağlıdır. Bakır metalurjisinde, oluşan cüruflar“fayalit cüruları”olarak adlandırılmaktadır ve bünyelerinde FeO ve SiO2'nin yanında yüksek miktarlarda, ekonomik değeri olan, metalik bakır bulundurmaktadırlar. Bu değerli bakır içeriğini geri kazanmak ve cürufların çevreye en az zarar verecek şekilde atık yönetimine tabi tutulmaları açısından, cüruf temzileme süreçleri geliştirilmiştir. Cüruf temizleme süreçlerinde redüktan (PO2=10-10-10-13 atm) bir atmosfere sahip olan cüruf temizleme fırınları kullanılmaktadır. Hem cüruf yıkama fırınalarında hem de diğer metalurjik süreçlerde, cürufların fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Özellikle de bakır metalurjisinde ikincil hammade kullanımının yıldan yıla artmasına paralel olarak cürufların bileşimi oldukça farklılaşabilmektedir bu da kullanılan fırınların çalışma şartlarını etkilemektedir. Bu sebeple, bilgisayar temelli hesaplamalı akışkanlar dinamiği teknikleri kullanılarak, çalışılacak cürüfların fiziksel özelliklerine göre önceden fırının çalışma şartlarının benzetimi oldukça faydalıdır ve fırının çalışma şartlarının optimize edilmesinde büyük önem arz etmektedir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programları ise çok daha gerçekçi sonuçlara ulaşabilmek için çalışılacak cürufların fizikokimyasal özelliklerine ihtiyaç duymaktadırlar. Bu sebeple çalışılan cürufun fizikokimyasal özelliklerinin doğruya en yakın olarak belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Viskozite, yoğunluk, ısıl iletkenlik ve elektrik iletkenliği gibi özellikler HAD simulasyonlarını etkileyen en önemli fizikokimyasal özelliklerdir. Bunların içerisinde de viskozitenin en önemlileri olduğu belirtilmektedir. Viskozite; ısı ve kütle taşınımını,reaksiyon kinetiğini ve sıvı metal-cüruf faz ayrımını kontrol etmektedir. Cürufların yukarıda bahsedilen bileşimsel çeşitliliği göz önünde bulundurulduğunda, çalışma sıcaklığı ve çalışılan cürufla kimyasal bileşimi birebir aynı olan deneysel bir viskozite çalışması bulunması olasılığı oldukça düşüktür. Bu sebeple deneysel olarak çalışılmamış bileşim ve sıcaklıklarda da gerçeğe çok yakın viskozite hesabı yapılabilmesi için pek çok farklı vizkozite modeli geliştirilmiştir. Bu modeller klasik ve ileri teknolojik modeller olarak sınıflandırılabilmektedir. Klasik modeller hali hazırda bulunan çalışmalardaki verilerin enterpolasyon ya da ekstrapolasyonu yardımıyla matematiksel fonskiyonlara oturtulmasıyla oluşuturulmuşlardır. Bazı basit yapısal parametreleri kullanan klasik modeller de mevcuttur. Fakat klasik modeller yalnızca deneysel verilerin alındığı belirli bir cüruf sisteminde ve belirli bir sıcaklık aralığında doğru hesaplamalar yapabilmektedirler. İleri teknolojik modeller ise daha çok fiziksel hesaplamalara dayanmaktadırlar. İleri teknolojik modeller içerisinden termodinamik modeller, içerisinde ikili oksit sistemlerin termodinamik verilerinin bulunduğu veritabanlarını kullanmaktadırlar. Bu modeller, iki farklı oksitin karışım oluşturmasıyla karışım entropisi, karışım etalpisi gibi özelliklerinde meydana gelebilecek bölgesel değişiklikleri hesaplayabilecek özelliktedirler. İkili oksit sistemlerin termodinamik özelliklerinde meydana gelen bu değişimlerden hareketle, üçlü ya da daha çoklu oksit sistemlerin karakteristik karışım verilerini hesaplayabilmektedirler. Termodinamik değişimleri, oksitlerin yapısal özellikleriyle ilişkilendirmek suretiyle viskozitede de meydana gelebilecek değişimleri oldukça yüksek hassasiyette hesaplayabilmektedirler çünkü viskozite cürufların yapısal özellikleriyle doğrudan ilişkilidir. İleri teknolojik modeller içerisinde aynı zamanda moleküler dinamik (MD) simülasyonları da bulunmaktadır. Bunlar da malzelerin atomal ya da moleküler boyutta birbirleriyle etkileşimlerini istatistiksel mekanik ve potansiyel enerji hesapları yapmak suretiyle hesaplayan oldukça gelişmiş modellerdir. Cüruf özelinde yapılmış olan çalışmalar de mevcuttur fakat MD modellerin oldukça yeni gelişen bir teknoloji olmasından dolayı termodinamik modellerin, şu aşamada, deneysel verilere çok daha yakın hesaplamalar yaptığı söylenebilmektedir. MD modellerin ise çok fazla gelecek vadettiğini belirtmekte de fayda vardır. FactSageTM yazılımı da termodinamik tabanlı bir yazılımdır. Genel kuasikimyasal modelin modifiye edilmiş bir formu olan“Modifiye edilmiş kuasikimyasal modeli”kullanmaktadır. FactSageTM“equilib”modülü sayesinde, Gibbs enerji minimizasyon tekniğini kullanarak belirli bir sistemin belirli bir sıcaklık ve atmosferde hangi fazlarla denge halinde olacağını ve bu fazların miktarını hesaplayabilmektedir. Aynı zamanda“viscosity”modülü sayesinde yalnızca sıvı cüruf sistemlerinin viskozitesini belirli bir sıcaklık ve kompozisyon için hesaplayabilmektedir. Fakat, metalurjik süreçlerde meydana gelen cüruflar her zaman için tamamen sıvı formda olmayabilmektedir. FactSageTM“equilib”modülü sayesinde herhangi bir termodinamik şarttaki cürufun bileşimi ve varsa katı fazların miktarı hesaplanabilmektedir. Bu bilgiler doğrultusunda Einstein-Roscoe eşitliği kullanılarak, sıvı cürufun içerisinde katı fazlar bulundurması dolasıyla viskozitesinde meydana gelecek artış miktarının (etkin vizkozite) hesaplanabileceği fark edilmiştir. Bu teknik yardımıyla cüruf yıkama fırınlarında kullanılan fayalit cüruflarının viskozitelerinin sıcaklıkla ve oksijen kısmi basıncıyla nasıl değişeceği detaylı olarak hesaplanabilecektir. Aynı zamanda NiO, CaO, MgO ve Al2O3 gibi katkıların fayalit cürufları üzerindeki etkisinin de incelenebileceği fark edilmiştir. Fakat bu modelleme tekniğinin doğruluğunun test edilmesi adına yapılan hesaplamaların literatürdeki gerçek deneysel verilerle karşılaştırılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, öncelikle SiO2 bileşiminin, katı faz miktarının, sıcaklığın ve oksijen kısmi basıncının, saf FexO-SiO2 sisteminin viskozitesine olan etkisi incelenmiş ve literatürle kıyaslanmıştır. SiO2 bileşiminin etkisi kütlece %0 ve 40 aralığında ve 1205 ve 1400 oC sıcaklık aralığında çalışılmıştır. Literatürdeki Ar atmosferi şartlarını sağlaması adına, FactSageTM“equilib”modülünde girdi olarak yalnızca SiO2 ve FeO kullanılmıştır. Genel olarak viskozite değerlerinin literatürle uyum içerisinde olduğu söylenebilmektedir. Literatürde oldukça çok tartışılan, fayalit bileşimi civarındaki“viskozite maksimum”değerine hesaplarımızda rastlanmamıştır. Ancak sıcaklık 1205 oC'ye düşürüldüğünde, var olduğu düşünülen viskozite maksimum değerine hesaplarımızda rastlanmıştır. Aynı zamanda, 1205 ve 1350 oC sıcaklıkları arasında belirli bir SiO2 bileşimine kadar sıvı cüruf içerisinde katı monoksit (FexO) fazı görülmüştür. Bu bölgelerde de etkin viskozitenin arttığı gözlemlenmiştir. Sıvı cüruf içerisindeki SiO2 miktarının artmasıyla da genel literatür sonuçlarıyla oldukça örtüşen, viskozitenin eksponansiyel olarak arttığı gözlemlenmiştir. Sıcaklığın etkisi ise, üç farklı cüruf için hesaplanmış ve literatürle kıyaslanmıştır. Diğer parametrelere göre hesaplanması ve yorumlanması daha kolay olan sıcaklığın, Arrhenius eşitliğine uyduğu ve literatürle aynı doğrultuda olduğu gözlemlenmiştir. Viskozite artan sıcaklıkla azalmaktadır. Aynı zamanda tezin genelindeki diğer kıyaslama grafiklerinde de sıcaklık arttıkça viskozitenin azaldığı belirlenmiştir. Bu sebeple sıcaklığın etkisi üzerinde fazla durulmamıştır. Oksijen kısmı basıncının etkisinin incelendiği çalışmalara gelindiğindeyse yine FactSageTM“equilib”modülü oldukça yoğun olarak kullanılmıştır. Literatürdeki çalışmada farklı CO2/CO oranlarına karşılık gelen PO2 değerleri bu şekilde hesaplanmıştır. Artan CO2/CO oranıyla ve artan sıcaklıkla PO2 değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Ardından hesaplanan PO2 değerleri, SiO2 içeriği kütlece %27, 30 ve 31.6 olan üç farklı cüruf için farklı sıcaklıklara denk gelen PO2 değerleri sabitlenerek“equilib”modülünde hesaplanmıştır. Sabit sıcaklıkta artan CO2/CO oranıyla, artan PO2 basıncıyla, cüruf içerisindeki Fe2O3/FeO oranının arttığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda sabit CO2/CO oranında, artan sıcaklıkla cüruf içerisindeki Fe2O3/FeO oranının sabitlendiği belirlenmiştir. Literatürle aynı doğrultuda olarak, en yüksek Fe2O3/FeO oranına düşük SiO2 içeren cürufta rastlanmıştır. Cüruf dengeleme çalışmalarının ardından hesaplanan bileşimler“viscosity”modulüne koyularak viskoziteleri hesaplanmıştır. Hesaplarımızda cüruf içerisindeki Fe2O3 miktarının artmasıyla, üç farklı cürufta da viskozitenin çok az arttığı gözlemlenmiştir. Karşılaştırılan literatür çalışmasında ise, yalnızca kütlece %27 SiO2 içeren cürufta viskozitenin çok az arttığı, diğer cüruflarda ise çok az azaldığı belirtilmiştir. Aynı zamanda genel literatür taramasında, Fe3+/Fe2+ oranının viskozite üzerine oldukça az bir etkisinin olduğu bilinmektedir. Bu sebeple hesaplarımızın literatürle aynı doğrultuda olduğu söylenebilmektedir. Saf fayalit cüruf sisteminin viskozitesi üzerine en çok etkiyen parametrenin sıcaklık ve SiO2 bileşimi, en az etkisi olan parametrenin ise Fe3+/Fe2+ oranı olduğu belirlenmiştir. Ardından aynı teknikle fayalit cüruf sistemi üzerine NiO, CaO, MgO ve Al2O3 eklenmesinin etkisi incelenmiş ve elde edilen sonuçlar literatürle kıyaslanmıştır. Üçlü oksit sistemlerinin dengeleme çalışmaları ve viskozite hesapları ikili sistemlere göre oldukça karmaşıktır. Yaklaşık olarak aynı bileşimi çalışmış olan birden fazla deneysel çalışma bulmak da oldukça zordur. NiO'nun ektisi, oksitleyici atmosferde çalışılmasından dolayı Fe pota ve karıştırıcı yerine Ni pota ve karıştırıcının kullanıldığı literatür çalışması üzerinden hesaplanmıştır. 1350 oC'de ve 10-7.17 atm oksijen kısmi basıncında, Ni'nin FeO-SiO2 sisteminde kütlece %8.12'ye kadar çözünürlüğünün olduğu belirlenmiştir. Yani Ni pota cüruf içerisinde çözünmektedir. Bu çözünme etkisinin ise cürufun viskozitesini yaklaşık %17.8 arttıracağı hesaplanmıştır. Literatürde daha çok bir artıştan bahsedilmesine karşılık, bu artışın kaynağının cüruf içerisinde çözünen NiO miktarından kaynaklanabileceği üzerinde durulmamıştır. CaO'nun etkisinin incelenmesinde ise CaO miktarının ve sıcaklığın etkisi kütlece sabit %35 ve %50 FeO içeren farklı cüruflar için 1200 ve 1490 oC aralığında hesaplanmış ve literatürle kıyaslanmıştır. Oksijen kısmi basıncı 10-9 olarak verilmiştir. Bu şartlar altında, CaO eklenmesinin yalnızca sıvı cüruf içeren bölgede viskoziteyi azalttığı belirlenmiştir. Hesaplarımızın literatürle ve modifiye edilmemiş FactSageTM“viskozite”modülü hesaplarıyla örtüştüğü gözlemlenmiştir. Son olarak MgO'nun etkisinin incelendiği çalışmada ise, sıcaklığın ve MgO miktarının kütlece sabit %45, 50 ve 55 SiO2 içeren cüruflar için 1200 ve 1500 oC sıcaklık aralığında, 10-9 atm oksijen kısmi basıncında vizkozite üzerine etkisi hesaplanmıştır. Viskozitenin genel bir trend olarak artan MgO miktarıyla arttığı gözlemlenmiştir. Hesaplarımızın literatürle örtüştüğü, hatta yalnızca FactSageTM“viskozite”modülünün kullanıldığı hesaplamalarla kıyaslandığında oldukça yüksek bir başarı gösterdiği görülmüştür. Bu hesaplamalar, bu tez çalışmasında kullanılan FactSageTM + Einstein-Roscoe eşitliği tekniğinin yalnızca FactsageTM“viscosity”modülüne kıyasla oldukça başarılı olduğunu ve yalnızca etkin viskozite değerinin hesaplanmasıyla değil, cürufun katı-sıvı faz bölgelerinin de gösterilmiş olmasından ötürü endüstriyel uygulamalarda tercih edilebilir olduğu görülmüştür. Son olarak Al2O3'ün etkisinin incelenmesi çalışmasında da öncelikle sıcaklığın etkisi farklı bileşimlerdeki cüruflar için incelenmiştir ve sonuçlarımızın literatürle oldukça uyumlu olduğu saptanmıştır. Al2O3 miktarının etkisi ise kütlece sabit %41 SiO2 içeren cüruf için 1200 ve 1500 oC sıcaklık aralığında, Ar atmosferinde incelenmiştir. Viskozitenin sıvı cüruf bileşimindeki Al2O3 miktarının artışıyla arttığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda literatürle doğru orantılı olarak, Al2O3'ün FeO varlığında cürufun polimerlik derecesini arttırarak viskoziteyi arttırdığı saptanmıştır. Yukarda bahsedilen CaO, MgO ve Al2O3 çalışmaları sabit FeO ve SiO2 içeren cüruflar için gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde, CaO, MgO ya da Al2O3'ün viskoziteye etkilerinin incelenmesi ve yorumlanması oldukça zordur çünkü artan CaO, MgO ya da Al2O3 miktarıyla SiO2 ya da FeO bileşimi azalmaktadır. Viskozitede meydana gelen artma ya da azalmanın sebebinin artan CaO, MgO, Al2O3 ya da azalan SiO2, FeO olup olmadığı anlaşılamamaktadır. Bu sebeple FactSageTM + Einstein-Roscoe eşitliği tekniğiyle, teorik olarak sabit FeO/SiO2 oranına sahip cürufların viskozitesine CaO, MgO ve Al2O3'ün etkilerinn hesaplamaları da gerçekleştirilmiştir. 1.22, 1.85 ve 3 olacak şekilde üç farklı FeO/SiO2 oranına sahip cürufların viskozite eğrileri farklı sıcaklıklar için hesaplanmıştır. Çizilen viskozite eğrilerinde, tamamen sıvı cüruf ve katı faz içeren cüruf bölgelerinin olduğu gözlemlenmiştir. Katı faz içeren bölgelerde etkin viskozitenin arttığı, tamamen sıvı cüruf içeren bölgelerde ise 1.22 ve 1.85 oranına sahip cürfularda artan CaO ve MgO miktarıyla viskozitenin azaldığı görülmüştür. Düşük SiO2 oranına (FeO/SiO2=3) sahip cüruflarda ise artan CaO ve MgO miktarıyla viskozitenin arttığı görülmüştür. Al2O3 için ise tamamen sıvı cüruf içeren bölgelerde artan Al2O3 miktarıyla viskozitenin arttığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Slags are very important formations in controlling the metallurgical processes. They are used mainly for their three features such as being a heat shield, helping purifying the liquid metal and protecting liquid metal from re-oxidation. There are many different types of slags regarding their compositions. This compositional diversity comes from the impurity level of ores as well as usage of secondary raw materials or additions such as CaO, MgO and Al2O3. In copper metallurgy, slags that occur after smelting and converting stages contain considerable amount of copper together with mainly FeO and SiO2. This type of slags are classified under“fayalite type of slags”. In order to gain this valuable copper content inside these fayalite slags, and for better environmental management, slag cleaning furnaces are used which have a reducing atmosphere. In the slag cleaning process as well as in other metallurgical processes, determination of the physical properties of the slags are very important. Particularly with the increasing secondary raw materials usage in copper metallurgy, the chemical composition of the slags changes accordingly. Therefore, it is beneficial to use computer based simulations prior to the production processes and determine the optimal furnace parameters for reducing the operational costs. Computational fluid dynamics (CFD) simulations require physicochemical properties of the slags to have better approximations to reality. Therefore, determination of the physicochemical properties of the slags are very important. Viscosity, density, thermal conductivity and electrical conductivity are main physicochemical properties that affect the CFD calculations. Among them, viscosity is considered to be the most important physicochemical property since it controls heat and mass transfer, kinetics and phase separation in metallurgical processes. Given that the wide range of compositional diversity in the slag systems, experimental viscosity data of an induvidial slag system at an induvidial temperature are not found very easily. Therefore, many different viscosity models were developed in order to determine viscosity values of the slags where no experimental data is available. These models could be classified as classical models and advanced models. Classical models use data regression for a certain slag system by using semi-empirical mathematical expressions and some basic structural parameters. Advanced models, on the other hand, use physics. Thermodynamic models are using databases which have the information on the thermodynamic properties of binary oxide systems. They are capable of calculating the local changes that happen in their thermodynamic properties due to mixing and correlating this structural information with viscosity since viscosity is strictly structure dependent. Thermodynamic models were found to be superior to other advanced models such as molecular dynamic (MD) simulations since they have been developed recently. FactSageTM is one of the thermodynamic softwares that uses so called“Modified Quasichemical Model”which is an upgraded version of the general quasichemical model. It is capable of calculating the phase equilibrium of a system at a certain temperature and oxygen partial pressure by using“equilib”module. It is also capable of calculating the viscosity of a fully liquid oxide system at a certain temperature. However, slags may not be fully liquid within the operational conditions in metallurgical processes. The amount of solid particles, in grams, could be calculated by using FactSageTM“equilib”module and the effective viscosity of the solid particle containing slag could be calculated by using Einstein-Roscoe equation accordingly. However, an investigation on the viscosity of the pure fayalite slags and the effect of NiO, CaO and MgO additions together with the literature comparison is needed in order to test the success of this modelling route. In this thesis, firstly the effect of SiO2 content, solid phase formations, temperature and oxygen partial pressure (Fe3+/Fe2+ ratio) on the viscosity of the pure FexO-SiO2 system was studied. The effect of SiO2 was studied in the range of 0 to 40 wt.% and at the temperature range of 1205 to 1400 oC. Only FeO and SiO2 constituents were used as input which was thought to be best representing the Ar atmosphere deoxidized by Ca that was used in the literature study. The overall viscosity values were in good agreement with the literature but viscosity maximum around the fayalite region was not observed for both temperatures between 1250 to 1400 oC which was in disagreement with literature study. However, at 1205 oC, viscosity maximum due to solid fayalite formation was observed. Also inside the low SiO2 region, monoxide (FexO) solid phase was present between 1205 to 1350 oC which increased the viscosity up to certain SiO2 concentrations. Also it was observed that the viscosity of the liquid slag increased linearly up to orthosilicate composition which is XSiO2=0.33 mole % then exponentially with increasing SiO2 content. For the effect of temperature, viscosity calculations were conducted at different temperatures for three different slags and compared to literature studies. It was found that our calculations were following Arrhenius type of relation with temperature, viscosity decreased with increasing temperature. As for the effect of Fe3+/Fe2+ ratio, in other words oxygen partial pressure, FactSageTM“equilib”module was used intensively to calculate the oxygen partial pressures corresponding to certain CO2/CO ratios. It was found that oxygen partial pressure increases with both increasing temperature and CO2/CO ratio which was also reported by literature studies. With the light of this information,“equilib”module calculations were conducted for three different slags having 27, 30 and 31.6 wt.% SiO2 content for different CO2/CO ratios and temperatures. It was approved by FactSageTM that Fe2O3/FeO ratio increased with increasing PO2 values. Also Fe2O3/FeO ratio decreased with the increasing SiO2 content for a fixed CO2/CO ratio which was in accordance with the literature. Viscosity increased slightly with increasing Fe2O3 content, Fe3+/Fe2+ ratio, for 27 wt.% SiO2 containing slag which was in accordance with literature. However, for 30 and 31.6 wt.% SiO2 containing slags, our calculations remained consistent with 27 wt.% SiO2 containing slag where literature results were indicating that viscosity decreased slightly. Overall, the effect of Fe3+/Fe2+ ratio was found to be“slight”when compared to the effect of SiO2 concentration and temperature which was in agreement with many literature works. Secondly, the effect of NiO, CaO, MgO and Al2O3 additions on the viscosity of the fayalite slags was investigated by using FactSageTM“viscosity”module + Einstein-Roscoe equation route and compared to different literature studies. Calculating and comparing the viscosity values of ternary oxide system with this route was relatively harder due to complexity of the system and the low amount of experimental studies that used similar compositions. The effect of NiO content was studied by using the solubility limits of the Ni from the crucible into the FeO-SiO2 system by using“equilib”module. It was found out that Ni has the solubility of 8.12 wt.% inside the slag containing 32 wt.% SiO2 at 1350 oC having the oxygen partial pressure of 10-7.17 atm. Given that these conditions, viscosity of the slag changed due to increasing NiO content. It was found that 8.12 wt.% NiO increment increased the viscosity of the slag by 17.8 %. This calculation was relatively in agreement with the literature study which indicated a very sharp increase in their viscosity due to oxidizing atmosphere and Ni crucible usage. As for CaO, the effect of temperature and CaO content were calculated between 1200 and 1490 oC for the slags containing fixed 35 and 50 wt.% FeO content. Oxygen partial pressure was 10-9 atm. CaO addition inside the liquid slag decreased its viscosity. Our calculations were in good agreement with literature and non-modified FactSageTM“viscosity”module-only calculations since almost all of the slags were fully liquid under these thermodynamic conditions. Nevertheless, calculations for the slags containing fixed 50 wt.% FeO was in better agreement with our calculations than 35 wt.% FeO. Finally, for MgO addition, again the effect of temperature and MgO content were investigated between 1200 and 1500 oC under the oxygen partial pressure of 10-9 atm. For“the effect of temperature”, our calculations were in good agreement with the literature but some disagreements were present. For“the effect of MgO content”calculations, for fixed 45, 50, 55 wt.% SiO2 containing slags, it was found that viscosity increased with increasing MgO content as a general trend which were surprisingly in agreement with literature. However, FactSageTM“viscosity”module-only calculations proposed the vice versa. These calculations were very promising for postulating that our calculation route can make significant approximations when calculating the viscosity of solid containing slags. Finally for Al2O3, the effect of temperature and Al2O3 content were investigated between 1200 and 1500 oC under Ar atmosphere. For“the effect of temperature”, our calculations were in good agreement with the literature but again some slight disagreements were present. For“the effect of Al2O3 content”calculations, for fixed 41 wt.% SiO2 containing slag, it was found out that viscosity increased with increasing Al2O3 content inside the liquid slag. The results were in good agreement with literature. In fact, the charge compensating effect of Al2O3 in FeO bearing slag systems was also observed in our calculations. The calculations for CaO, MgO and Al2O3 were done with either fixed FeO or SiO2 contents and with the addition of CaO, MgO or Al2O3, the content of the SiO2 and FeO was changing respectively in accordance with the total percentage. It was very hard to determine whether CaO, MgO or Al2O3 addition was actually affecting the viscosity or the“accordingly changing”constituent was responsible for this change. Therefore, some set of theoretical calculations were conducted for both CaO, MgO and Al2O3 additions into the slags having different fixed FeO/SiO2 ratios as 1.22, 1.85 and 3 for different temperatures. There were solid particle containing regions as well as fully liquid regions. Viscosity increased accordingly inside the solid particle containing regions where some other mechanisms were present within the fully liquid regions.
Benzer Tezler
- Sınır tabaka akışlarının farklı türbülans modelleriyle karşılaştırmalı çözümü
Comparative predictions of turbulent boundary layers flows with various closures models
LÜTFÜ NAMLI
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HABİP ASAN
- Yalpa sönümünün gemi kesiti için deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of roll damping for a ship hull section
BURAK YILDIZ
Doktora
Türkçe
2016
Deniz BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN YILMAZ
- Determination of density and viscosity of fluids and fluid mixtures using frequency response of microcantilevers
Microçubukların frekans tepkisi ölçümleri kullanılarak yoğunluk ve ağdalık değerlerinin belirlenmesi
GAMZE ERİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Development of semi-empirical correlations to estimate viscosity, thermal conductivity and heat cadacity of coal liquids
Kömür sıvılarının viskozite, ısıl iletkenlik katsayısı ve ısı kapasitesi için yarı kuramsal bağıntıların geliştirilmesi
İ. MÜRŞAT ÖZKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİR ARIKOL
- Tam gelişmiş türbülanslı boru akışının sayısal hesaplanmasında düşük reynolds sayılı K-E türbülans modellerinin incelenmesi ve karşılaştırılması
Başlık çevirisi yok
FİLİZ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHİR KARASU