Fuming during processing of FeSi alloys

Abstract

Støving er ei stor utfordring for metallproduksjonsindustrien. Støv går inn i naturen som forurensing, og luftveiene til verksarbeidere, hvor de bidrar til luftveissykdommer og kreft. Derfor er det veldig viktig å kontrollere og redusere dannelsen av støv i så stor grad som mulig. Denne oppgava ser på støving fra ferrosilisiumlegeringer, og hvordan dette påvirkes av noen ulike faktorer. Eksperimenter er utført ved å blåse luft på to ulike typer ferrosilisiumlegeringer – FeSiMg og ferrosilisium med høy reinhet med tilsats av aluminium i smelta. Eksperimentene blei utført i induksjonsovn ved å smelte ei legering og blåse luft på smelteoverflata i 30 minutter. Det danna støvet blei etterpå veid, oppsamla og analysert. Eksperimentene med FeSiMg har variert tre parametere, som var Mg-konsentrasjon i legeringa, gasstrømhastighet og fuktnivå i gasstrømmen. Resultatene viser at variasjon av Mg-konsentrasjonen har stor betydning for støvingshastigheten, Her vises en lineær eller svakt eksponentiell sammenheng mellom Mg-konsentrasjonen, som blei variert mellom 3,7 wt% ang 9,6 wt%, og støvingshastigheten, men det skjedde bare mens gasstrømmen var tørr. Støvingshastigheten var betydelig lavere, og var mye mindre avhengig av Mg-konsentrasjonen når vanndamp var til stede i gasstrømmen. Å variere gasstrømhastigheten mellom 3 L/min og 5 L/min hadde forsvinnende liten innvirkning på støvinga. Alle støv from FeSiMg-eksperimenter ga støv som inneholdt MgO og SiO2, og ingen andre substanser blei funnet å ha blitt danna som resultat av støving. Eksperimentene med FeSi med høy reinhet og Al bekrefta tidligere arbeider siden økende tilsats av Al resulterte i mer støvdanning. De bekrefta også at dersom kun en liten mengde magnesium er til stede, vil bety at magnesium finnes in støvet.

Fuming from is a big challenge for the metal producing industry. Fume enters nature as pollution and plant workers respiratory systems, where they contribute to respiratory diseases and cancer. Thus, it is very important to control and reduce the formation of fumes as much as possible. This thesis looks at fuming from ferrosilicon alloys, and how it is affected by a few different factors. Experiments have been performed by blowing air at two different kinds of ferrosilicon alloys – FeSiMg and high purity FeSi with addition of aluminium to the melt. The experiments have been performed in an induction furnace by melting an alloy and blowing the air on the melt surface for 30 minutes. The generated fume was afterwards been weighed, collected and analysed. The experiments with FeSiMg have varied three parameters, with them being Mg concentration in the alloy, gas flow rate, and gas flow humidity. The results show that varying the Mg concentration had a great impact on the fuming rate. It shows a linear or somewhat exponential correlation between the Mg concentration, which was varied between 3.7 wt% and 9.6 wt%, and the fuming rate, but this only happens when the gas flow was dry. The fuming rate was considerably lower, and depended much less on Mg concentration when water vapour was present in the gas flow. Varying the gas flow rate between 3 L/min and 5 L/min had little to no impact on the fuming. All fumes from FeSiMg experiments gave fumes with MgO and SiO2, and no other species such as Mg(OH)2 were found to have formed as a result of fuming. The experiments with high purity FeSi and Al confirmed earlier works as increased Al content resulted in more fume formation. They also confirmed that the presence of even small amounts of magnesium will result in magnesium ending up as fume.