kimyasal metalurji –devi

download kimyasal metalurji –devi

of 23

  • date post

    13-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    244
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of kimyasal metalurji –devi

YKSEK FIRINLARDA EMPRTE ATOMLARIYksek frn 20-30 m yksekliinde ii atee ve ergiyen maddelerin etkilerine dayanabilen, tulalarla rlm ve tersine kapatlm iki kesik koni ekline benzeyen frn olarak tarif edilebilecei gibi, st ksmnda oksitli cevher, flaks malzeme ve kok arj edilen refrakter tulal basn odas eklinde de tanmlanabilir. Frna yklenen malzeme yukardan aaya indike s nedeniyle genleeceinden, frn gvdesi aaya genileyecek ekilde yaplmtr. Yksek frnlarn i hacmi genellikle 250-850 M3 arasnda bulunmaktadr. Ortalama olarak 1 M3 frn hacmi iin 24 saatte 0.5-1.4 ton ham demir elde edilmektedir. 1ton ham demir elde etmek iin,ortalama 450-650 Kg civarnda kok ilave etmek gerekmektedir. 1 ton kokun yanmas iin ocaa verilen hava yaklak 3000 M3 'tr(Savakan 1999).

ekil 2.1 Yksek frnn ematik resmi ve yksek frnda meydana gelen nemli kimyasal reaksiyonlar(Savakan 1999).

Yksek Frndaki Reaksiyonlar ve Ergime:Yksek frna demir oksit halinde giren cevher, yksek s karsnda oksijen ve demire ayrarak oksijeni karbonla birleip CO ve CO2 gaz halinde yukar ykselir. Demir de erimi olarak altta toplanr. Yksek frnda redksiyonun tam olabilmesi, yani cevherdeki oksijenin tamamnn ayrlabilmesi iin, ocaa gerekli olan miktardan fazla karbon ilave edilir. Bu ekilde arta kalan bir ksm karbonda erimi haldeki madene karr. Frna alttan giren hava ve ocak iinde ayran gazlar yukar ykseldike reaksiyon deitiinden, frn iindeki reaksiyon sahalarn da alttan yukar doru ayrmak daha uygun olacaktr.

Ergime Sahas:Frn alt hava pskrtme deliklerinden giren scak havann yardm ile yanan karbonun ss aa ininceye kadar redksiyon ile (Fe) demir ve demir karbr (Fe3C) haline geen madeni ve cevherden ayrarak katk malzeme ile birleen kalsiyum silikat (2CaO.Si02) eriterek akar hale getirir.Erimenin olduu bu ksma, ergime sahas ad verilir. Frndaki kok kmr, hava pskrtme tyerlerinden giren scak havann oksijeni ile birleerek btn karbonu yakarak karbondioksit oluturur.Biraz ykselen CO2 gaz tekrar kzgn koka rastlayacandan onun karbonunu alp karbonmonoksit (CO) haline geer. Alttan yukar ykselmeye alan bu (CO) karbonmonoksit gaz demir cevheri iindeki demir oksidin redksiyonunu salar. Bu ksmn scakl ortalama 1700C' dr(Yenieri 1991).

Karbon alma sahas:Redksiyon sahasnda cevherin ayrmas ile oluan demirin bir ksm bu safhada aadan yukar ykselen CO gaz ile birleerek 2CO+3Fe=FesC+CO2 demr karbr (Fe3C) haline geer ve birleme denkleminde de grld gibi CO gaz ayrr.Demirin karbon ile birlemesinden dolay bu sahaya da karbon alma sahas ad verilir.Karbon alma sahasnn ortalama s derecesi 1200 C'dr.

Redksiyon Sahas:Yukardan aa snarak redksiyon sahasna giren cevher, reaksiyona geer.Is derecesi 500-900 0C olan bu blgedeki reaksiyonu u denklemler ile ifade etmek mmkndr: CO2 + C = 2CO

CO + 3 Fe203 = 2Fes04 + CO2 CO + Fe3O4 = 3FeO + CO2 CO +FeO=Fe+CO2

Redksiyon sahasnda cevherden CO vastas ile ayran demir, kat haldedir. Yukarda bahsedildii gibi, karbon alma sahasndan geip erime sahasna girdikten sonra oradaki yksek s derecesi ile akar hale gelir.Yukardaki denklemde ayran CO2 gazlar, st tabakadaki kmrlerin arasndan geerken tekrar C alarak,karbonmonoksit gaz haline geer. CO2 + C = 2 CO Ocaa verilen kireta da bu sahann ss ile yanm kire (CaO) ve CO2 karbondioksit gazna ayrr.Bununla birlikte cevherle beraber bulunan silis (SO2 ), bu sahada ayran demirle beraber o da serbest kalp CaO ile birleerek aa iner. CaC03 = Ca 0+ CO2

Isnma Sahas:Is derecesi 200-500 oC arasnda olan bu sahada, aadan scak halde ykselen CO, C02 ve havann azot gaz ile ocaa doldurulan cevher, kmr ve katk malzeme ile birlikte snma devresi geirir(Yenieri,1991).

YKSEK FIRINLARA ARJ EDLECEK CEVHERLERDE ARANAN ZELLKLER VE VERME OLAN ETKLER:Yksek Frn iletmeciliinin gelitirilmesinde retim hz, retim verimi, rn kalitesi ve ekonomiklik gibi nemli zellikler, kullanlan hammaddelerle yakndan ilgilidir.Demir cevherlerinin yksek frnlarda kullanlabilir olmalar cevherlerin fiziksel ve kimyasal zellikleri ile saptanmaktadr.

Fiziksel zellikler: Tane Bykl:Yksek frna arj edilecek malzemelerin boyutlar kok kullanm orannn drlmesinde ve verimin arttrlmasnda nemli rol oynamaktadr. arj malzemesinin boyutlarnn farkll ne kadar az olursa, frn ssnn artmasnda ve arj malzemesinin ierisindeki gaz geirgenliini hzlandrmasnda en yksek verimi salar. arj malzemesinin ierisindeki ince boyutlu taneciklerin artmas yksek frn gaz geirgenliini drmekte, frn baca gazlarna toz kayplarn artrmakta ve retimi olumsuz ynde etkilemektedir. Ayrca ebatlarn belirli

boyuttan daha byk olmas halinde cevher kitlesinin tamam redklenme imkan bulmadan curufa geecei iin curuf ierisindeki demir kayplar artacaktr. Belirli limitler ierisinde kalmak kayd ile para demir cevherinin ortalama boyutu kldke, zgl yzey alan, dolaysyla kat/gaz temas yzeyi artmakta ve indirgenmesi kolaylamaktadr. Bu bakmdan heri iki etkenin optimal para demir cevherleri iin 20-50 mm st snr, 5-10 mm de alt snr olarak kabul edilmektedir(Erol,1995).Dnyada bir ok lkede yaplan deneyler sonucunda yksek frna arj edilecek demir cevheri ebatlar aadaki ekilde olduu gibi saptanmtr.

izelge 3.1 Demir cevheri boyutlar N PELET SNTER PARA CEVHER 3/16-3/4 3/16-11/4 3/8-11/4

Cm 0,476-1,9 Cm 0,476-3,17 Cm 0,95-3,17 Cm

Sonu olarak ; homojen olmayan farkl fiziksel boyutlardaki malzeme arj sonucunda, gaz aknda dzensizlikler meydana gelir. Bu dzensizlik retim kayplarna, kok kullanm orannn ykselmesine ve pik kalitesinin bozulmasna sebep olur.

Mineralojik zelliklerGenel olarak demir cevherlerinin mineral cinslerine gre redklenme kabiliyetleri en kolay olandan en g olana doru sralanacak olursa limonit,hematit,gotit,pelet,sinter,manyetit olduu grlmektedir.1.2. Cevherin Porozitesi (Gzeneklilii)

Gzenekli cevherler, gzeneksiz cevherlere gre daha hafif gelmektedir. Bu nedenle gerek sinter retiminde ve gerekse yksek frnda hacim ynnden daha fazla yer igal edecei ve buna karlk daha az tonajda retim yaplaca iin retim dmesine neden olurken, yksek frnda gzeneksiz cevherlere gre daha ksa zamanda indirgenecei iin zamandan kar salar.1.3. arjdaki Para Cevherin Mukavemeti ve Isya Dayankll

Yksek Frna arj edilecek para cevherlerin arj edilinceye kadar tozlanmamas gerekmektedir. Yksek frn arj malzemesinin anmaya dayankl, fazla tozlu olmayan ve yk

tayabilen zellikte olmas istenmektedir. arj malzemesinin tozlanmas yksek frn ierisinde gaz geirgenliini, gaz kullanmn ve dolaysyla demir kalitesini etkiler. Yaplan denemeler sonucunda % 1 'lik tozlanma Yksek frn hacminde % 1.3'lk hacim daralmasna neden olmaktadr. Dnyada kullanlan eitli nitelikteki para demir cevherleri, sinterler ve peletlerin ASTM tambur testi sonular aada gsterilmitir. Test Numunes Para Manetit cevheri Para Hematit cevheri Sinter Pelet % + 6.3 mm 59,8-97,6 69,0-93,6 %-30 mesh 1,8-28,0 5,3-21,6

60,0-80,0 5,0-10,0 85,0-96,0 3,0- 7,0

Peletler iin yk altnda krlma mukavemeti nemlidir. Krlma mukavemetinin ortalama olarak 250 Kg/Pelet' den yksek olmas istenilir. 3.5. Cevherlerin Yksek Frndaki ime zellikleri ve Frna Olan Etkileri Yksek frnlardaki indirgenme srasnda meydana gelen bzlme veya imenin, belirli oranlardan fazla olmas halinde frn retimini aksatr ve alma dzenini bozar. ime zellii daha ok yksek frna yklenecek peletler iin sorun olabilmektedir. ime endeksi %20'yi gemeyen peletlerin yksek frnda sorun yaratmad,%20-%40 arasnda olan peletlerin yksek frn arjna arlk olarak en ok %65 orannda katlabilecei, %40'n zerindeki peletler iin frn arjnn %65'den az pelet iermesi ve ykleme hznn yava olmas hallerinde bile yksek frnlarn dzensiz alt grlmtr.

DEMR CEVHER NDE BULUNAN EMPRTELERYksek frna demir ieren hammaddeler (cevher, sinter ve pelet), curuf yapc hammaddeler ve kok arj edilmektedir. arjdaki demir mineralleri yksek frn koullarnda indirgenerek sv ham demiri, gang minerallerinin byk bir ksm ise curuf yapclarla birleerek sv curufu oluturmaktadr. Frnda s, kokun tyerlerden flenen n stlm hava ile yanmas sonucu meydana gelmektedir. arjda Mn, Si, P, S, Zn, Ti, Pb, Cu, As, Sb, Sn, Cr elementlerinin bileikleri ve alkali metaller de bulunabilmektedir. Bu elementlerden bazlarnn (rnein inko ve alkali metaller) frn ierisinde skaffold oluumu ve astar mrnn azalmas gibi zararl etkileri olmaktadr. Bazlarnn (rnein P ve S) sv ham demire yksek miktarlarda gemesi durumunda retilecek eliin mekanik zellikleri olumsuz etkilenmektedir.

Empriteler cevher zenginletirme metotlar ile ayklanabilir olmakla birlikte baz hallerde empritelerin ayklanmas ekonomik olarak mmkn olmayabilir. n zenginletirme ilemindeki ama, empriteleri minimize etmek ve bylece hem nakliye masraflarn azaltmak ve hem de ergitmeye girecek malzeme iin optimal kaliteyi elde etmektir. Silis, Alumina ve Kalker gibi baz empriteler dier demir d maddeleri (empriteleri) ergimi demirden ayrmada faydal olurlar.Ancak bununla birlikte demir elik reticileri yksek tenrl ve empritesi az olan cevherleri kullanmay ve faydal empriteleri gerektii zaman kontroll bir ekilde ilave etmeyi veya empriteli cevherleri arj harmanna belirli oranlarda kartrmay tercih etmektedirler. Cevherler ierisinde bulunan empritelerin belli balcalar Si02,AI2O3 , S, Cu, As, Ti, P, Na , R2O, Pb, Zn gibi bileiklerdir. Zararl ve faydal empritelerin yksek frnlardaki etkileri ayr ayr aada aklanmtr. 4.1.Zararl Empriteler Silisyum Dioksit Demir cevherlerinin en nemli gang malzemelerinden biridir. Yksek frnda curuf yapc malzemenin belirli oranlarda kartrlmasyla demir cevherlerinden ayrlr.Cevher iindeki SO2'nin fazlal ergitme srasnda fazla miktarda curufun olumasna yol amaktadr.Oluan curuf hem silisler hemde silisi ntralize etmek iin ilave edilen kire tandan ileri gelmektedir. Yksek frna arj edilen cevherler iinde fazla miktarda silis bulunmas hallerinde sz konusu silisi curufa karabilmek iin silisi ntralize etmek iin katlan kireta ilavesiyle curuf hacmi artacaktr. Fazla curuf, yakt sarfiyatn arttrr. Dk tenrl cevherlerin bnyesinde fazla miktarda silis bulunduundan arj esnasn