Tavas manganez cevherlerinden laboratuvar tipi ark fırınında ferromanganez/ferrosilikomanganez üretim koşullarının belirlenmesi
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- Tez No: 55677
- Danışmanlar: Belirtilmemiş.
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
ÖZET Ferromanganez ve ferrosilikomanganez demir-çelik endüstrisinde ergimiş çeliğe kükürt ve oksijeni sistemden uzaklaştırmak veya alaşımlandırmak amacıyla ilave edilen ferroalaşımlardır. Bu çalışmada Denizli, Tavas Manganez cevherlerinden laboratuvar tipi elektrik ark fırınında ferromanganez ve ferrosilikomanganez üretilmiş ve redükleyici madde, süre, güç, enerji, curuflaştıncı miktarı gibi parametrelerin manganez konsantrasyon ve kazanım verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Deneylerde kullanılan cevherde manganez Mn203 ve MnC03 bileşikleri halindedir. Cevher % 43.42 Mn, % 12.70 Si02, % 4.21 Ca, % 3.04 C, % 2.68 Fe içermektedir. Redükleyici olarak kullanılan kok kömürü ise % 82.19 sabit karbon, % 4.12 uçucu, % 13.68 kül içermektedir. Curuflaştıncı olarak % 99.5 saflıktaki CaO, Ferrosilikomanganez üretimine yönelik deneylerde ise % 98.5 saflıktaki SİO2 kullanılmıştır. Şarjdaki sabit karbon oranına bağlı olarak metalde manganez konsantrasyonunun ve kazanım veriminin değişiminin araştırıldığı deneylerde, 4 cm çapında grafit elektrot kullanılarak yapılan deneylerle, şarjda % 13.69 sabit karbon bulunduğu şartlarda optimum sonuçlar elde edilmiştir. Manganez ferroalaşıma % 79.5 konsantrasyon ve % 78.7 verim ile kazanılmıştır. Ancak bu şartlarda metaldeki silisyum konsantrasyonu % 2.82-2.96 değerleri arasında değişmiştir. Bu değerler DİN 17564 standardına göre belirtilen değer olan % 1.5 'in üzerinde olması nedeniyle curuflaştıncı olarak CaO ilave edilerek metaldeki silisyum konsantrasyonu azaltılmaya çalışılmıştır. Şarj içinde % 7.69 CaO bulunan şartlarda metalde manganez % 82.1 verimi ile kazanılırken, ferroalaşımda % 85.08 Mn, % 1.28 Si konsantrasyonlanna ulaşılmıştır. Ferrosilikomanganez üretimine yönelik deneylerde ise cevher ile birlikte % 29.43 Mn, % 26.32 SİO2, % 8.50 Ca, % 7.07 Mg içeren ferromanganez üretim cürufu ve silis kumu kullanılmıştır. Yalnız manganez cevheri ve silis kumunun, elektrot olarak 4 cm çapında elektrodun kullanıldığı ve şarjda % 15.36 sabit karbon bulunduğu şartlarda redükleyici ergitilmesi sonucunda % 69.67 Mn ve % 18.20 Si içeren ferrosilikomanganez alaşımı % 70.70 manganez verimi ile üretilmiştir. Manganez cevheri, cüruf ve silis kumunun birlikte kullanıldığı ve şarjdaki sabit karbon oranının % 17.00 olduğu şartlarda % 78.00 Mn, % 18.20 Si içeren ferroalaşım % 69.5 manganez verimi ile üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
HERSTELLUNG VON FERROMANGAN UND FERROSILICOMANGAN İM LİCHTBOGENOFEN AUS DEM DENİZLİ-TAVAS MANGANERZ ZUSAMMENFASSUNG Mangan hat eine Sonderstellung zwischen alien Legierungselementen in der Eisen - Stahl Industrie, urn im fast alien Stahlen und GuBeisenorten sich zu befinden. Die Aufgabe des Mangans im Stahl ist wie folgende; 1. Mangan ist ein wichtiges Entschwefelungsmittel fur Stahl. Denn es entsteht eine stârkeren Werbindung mit Schwefel in der Form von MnS als Eisen. 2. Mangan wird als Desoxydationsmittel fur den geschmolzenen Stahl verwendet. 3. Als Legierungselement werbessert Mangan Zufestigkeit, Bearbeitbarkeit, Zâhigkeit, Hârte und Abriebwiderstand von vielen Stahlsorten und beeinfluBt die Warmebehandlung dieser Stahle bei der rechte Seite. Vonanderseit, Mangan erhöht die Zufestigkeit und Streckgrenze bei Weichen Stâhlen bis zu Gehalten von 7 % als urn 98 N / mm2 je % Mangan; dabei wird die Bruchdehnung geringfugig erniedrigt. Wenn Ferromangan bei der Desoxydation den unberuhigte und ohne Silicium enthâltene Stâhle verwendet wird, muB eine sehr niedrige Siliciumgehalte haben. Daneben ist das Vorteil, bei den beruhigten und hoch Silizium enthâltenen Stahlsorten als Desoxydations und Legierungsmittel ein Ferromangan mit höheren Siliziumgehalten zu benutzen. Diese Art von Ferromangan nennt man Ferrosilikomangan und es aufweist eine geringere Kohlenstofigehalte. Die Vorobere genanntene Sache gilt fur die Herstellung von GuBeisenorten. Fast alle GuBeisensorte enthalten Mangan. Beİ der Herstellung von GuBeisen muB beachtet werden, daB Mangan die ferritsche Ausbildung des Grundgefuges herabsetzt. Manganmetall wird auBerdem ausgedehnt bei der Herstellung von Mangan - bronzen, sowie in der veredlung von Leichtmetalllegierungen verwendet. Aluminium erreicht gute Festigkeitseigenschaften durch Zusatz von bis zu 1 % Mangan. Bei der Aluminiumindustrie wird moglicherweise eisenarmes Manganmetall verwendet, da Eisengehalte über 3 % im Mangan ungünstigte Eigenschaften der Leichtmetalllegierungen verursachen. Zum Legieren des Aluminiums wird ublicherweise VIeine Aluminium - Mangan Vorlegierung benutzt. Bei der chemischen Industrie wird Manganmetallpulver anstelle von Zink als Zusatz fur Rostschutzfarben in besonderen Fallen verwendet. Als 98 % von Ferromanganlegierungen und Manganmetall in der Stahlherstellung bei der Eisen - Stahlindustrie verwendet werden, eingesetz nur -2 % von ihm in die GuBeisenherstellung. Fiir die Pyrometallurgie des Mangans sind nur die Reduktions und Oxydationsprozesse wichtig. Das Mangan kommt in den Oxydationsstufen Mn02, Mn2C>3, Mn304 und MnO vor. Bei niedrigen Temparaturen erhâlt man durch Reduktion aus den höheren Oxyden reines MnO. Oberhalb 1172 °C ist allein MnO bestândig. Das Manganoxid wird durch die carbothermischen Reduktion mit Kohlenstoff, durch die silikothermischen Umsetzung mit Silizium und durch die aluminotermischen Reduktion mit Aluminium zu Metali reduziert. Die Carbothermische Reduktion des Mangans lâuft nach folgende ab: 2MnO+2C => 2Mn+2CO AGVisooc = 130500 - 76.7 T AGVısooc =137400 -81.3T 2MnO+20/7C => 111 Mn^ + 2CO AG°t= 126800 -87. IT Die Gleichgewichtstemparaturen fur die angefuhrten Reaktionen sind 1420 °C bei der Reduktion zu Manganmetall und 1280 °C bei der Reduktion zu Mangancarbid. Schon heraus ist erkennbar, daB unter normalen Bedirtgungen bei der Reaktion von Manganerzen kohlenstofîhaltige Produkte entstehen. Aus den oben angefuhrten Werten fur die freie Reaktionsenthalpie lâBt sich auch errechnen, daB es praktisch unmöglich ist, kohlenstofHreies Mangan durch SauerstofSrischen herzustellen. Wegen der Erniedrigung der Kohlenstofîlöslichkeit in Eisen - Mangan Legierungen durch Silizium bietet sich als Weg fur die Herstellung kohlenstoffarmer Eisen - Mangan Legierungen folgendes Veffahren an: Es wird zunachst eine Eisen-Mangan-Silizium Legierung durch carbothermische Reduktion von Manganerz unter Zuschlag von Quarz mit Kohlenstoff hergestellt. Die Reaktion lâuft ab nach: MnO + Si02+ 3C + Fe => [FeMnSi] + CO Je nach höhe des Si gehaltes lassen sich kohlenstoffwerte im Silicomangan von 0.2 bis 2 % erreichen. Der dabei in der legierung vorhandene Eisengehalt kommt aus dem Erz, soil aber möglichst niedrig sein. Die so erhaltene Silicomanganlegierung wird dann nach; Vll[FeMnSi] + 2MnO + 2CaO => [Fe3Mn] + (2CaOSi02) umgesetz. Bei dieser silicothermischen Umsetzung entsteht kohlenstoffarmes Ferromangan, und zwar je nach dem Kohlenstoffgehalt der Vorlegierung Ferromangan - Affmâ öder Ferromangan-Suraffin?. Der Ablauf der Reaktion ist stark vom Manganoxidgehalt in der Shlacke und vom Siliciumgehalt in der Metali phase abhângig. Auch der Kalkgehalt der Schlacke beeinfluBt den Ablauf der Reaktion, weil entstehendes Si02 mit MnO unter Bildung von Mangansilikat reagieren wird. Für die Manganreduktion sind neben der Temparatur auch Zusammensetzung und Flüssigkeitsgrad der Schlacke von besonderer Bedeutung. Es ist bekannt, daB möglichst hochbasische, aber auch dünnflüssige schlacken erwunscht sind, urn ein möglichst gutes Manganausbringen zu erhâlten. Am bekanntesten ist wohl die Vernderung des Flüssigkeitsgrades bzw. der Schmelztemperatur in Abhangigkeit vom Basengrad (CaO + MgO / SİO2). Die niedrigsten Schmelztemparaturen lassen sich bei basengraden von 0.2 bis 0.8 erreichen. Es werden aber bei der Herstellung auch Basengrade angewendet, die höher als 1.1 liegen, weil niedrige Basengrade zu höheren Silizium gehalten im Ferromangan und zu höheren Mangan gehalten in der Schlacke fuhren. Beim Erschmelzung von Ferromangan - carbure im Elektroofen werden zwei Verfahren angewendet. Das erste Verfahren arbeitet mit einer Mn-armen Schlacke unter Zusatz von Kalk. Dabei wird Ferromangan-carbure unter eine Schlacke hergestellt, die 12 bis 14 % Mangan enthâlt bei einem Basizitâtsverhâltnis von 1.3 bis 1.6. Dieses Verfahren wird normalerweise angewendet, wenn die Hersteller nicht selbst Silicomangan produziert. Das Zweite Verfahren arbeitet mit einer Mn-reichen Schlacke, wobei ein weitgehend selbstgehender Möller mit nur geringen Zuschlâgen eingesetz wird. Dann bleiben 25 bis 40 % Mn in der Schlacke bei einer Bazisitât
Benzer Tezler
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Denizli-Tavas manganez cevherlerinden yüksek karbonlu ferromanganez eldesi
S.TUĞRUL IMER
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NACİ SEVİNÇ
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Denizli-Tavas manganez cevherlerinden silikomanganez üretimi
ENDER KESKİNKILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GEVECİ
- Smelting of high carbon ferromanganese from Denizli-Tavas manganese ore
Denizli-Tavas manganez cevherlerinden yüksek karbonlu ferromanganez eldesi
FERHUN EMEKSİZ
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AHMET DEMİR
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Denizli-Tavas manganez cevherinin sülfürik asit ile doğrudan liçi
MUSTAFA YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ TOPKAYA
