| dc.description.abstract | I produksjonen av silikomangan (SiMn) er det behov for karbon som reduseringsmiddel, og i dagens industri brukes materialet koks for det meste. Koks har opphav fra fossile kilder, og dersom CO2 utslippet skal reduseres i fremtiden vil det være hensiktsmessig å bruke en annen kilde til karbon. Et alternativ til koks vil være trekull. I denne studien skal reduksjonsraten for slagg fra produksjonen av SiMn undersøkes. Det er undersøkt forskjellene mellom trekull og koks, hvor materialene er pelletert med forskjellig trykk på pressen i tillegg til grønne partikler av materialene. Til slutt ble påvirkningen av svovel i slaggen undersøkt. Det er utført eksperimenter med to forskjellige typer slagg, hvor en inneholder svovel og den andre gjør ikke det.
Gjennom studiet har koks og trekull blitt knust og presset til pellets ved hjelp av en enakset presse. Trykket som ble brukt på pressen var 500 kg, 1000 kg og 2000 kg, hvor 1000 kg ble brukt for de fleste eksperimentene. For å lage slagg-pelletene ble forskjellige oksidpulver blandet sammen og deretter presset sammen til en pellet. Eksperimentene ble gjennomført i en fuktningsovn, og deretter ble prøvene analysert i en EPMA.
Samtidig som eksperimentet i fuktningsovnen pågår, er det et kamera som tar kontinuerlig bilder av prosessen. Bildene har blitt analysert for å finne det relative volumet av slaggen gjennom hele eksperimentet. Fuktningsvinkelen og kontaktflaten mellom slaggen og substratet er også målt. Funnene fra målingene av relativt volum viser til dels mye likheter mellom flere av eksperimentene, sett bort fra der hvor trekull brukes sammen med slagg uten svovel. Ved denne kombinasjonen genereres det lite gass og av den grunn blir det lav reduksjonsrate av oksidene. Denne forskjellen mellom trekull og slagg uten svovel, og i de andre eksperimentene, ble også sett på målingene av fuktningsvinkelen og kontaktflaten mellom substratet og slagg. Omtrent alle eksperimentene hadde en fuktningsvinkel rundt 120 grader i starten og som avtok over tid. Derimot viste kombinasjonen trekull og slagg uten svovel at vinkelen er omtrentlig konstant gjennom hele eksperimentet.
Den kjemiske analysen gjort på EPMA viser at resultatene sett fra det relative volumet og fuktningsvinkelen ble bekreftet. Analysen viste at det var lite reduksjon av oksider når trekull og slagg uten svovel ble brukt sammenlignet med de andre eksperimentene. Analysen viste også at eksperimentene som ble gjort med slagg som inneholdt svovel hadde generelt en høyere reduksjonsrate sammenlignet med eksperimentene gjort med slagg uten svovel. Videre viser analysen at forskjellen i reduksjonsraten er større for trekull enn koks, om det er svovel i slagget eller ikke. En årsak til det kan være at koks har et høyere askeinnhold, og et høyere innhold av svovel enn trekull. Det vil da være alltid noe svovel til stede i prosessen når koks brukes. Med disse resultatene kan det konkluderes med at svovel i slagg fra produksjonen av SiMn vil øke reduksjonshastigheten av MnO og SiO2, og spesielt dersom trekull brukes som karbonkilde. Fra eksperimentene med grønne materialer ble det funnet at reduksjonsraten av MnO og SiO2 er høyere for pelletert koks sammenlignet med grønn koks. Det var også ingen signifikante forskjeller på reduksjonen av MnO for eksperimentene med grønt trekull, men en høyere reduksjonsrate av SiO2 ble funnet for pelletert trekull sammenlignet med grønt trekull. | |
| dc.description.abstract | When producing silicomanganese (SiMn) carbon is needed as the reducing agent. In the industry today, a material called coke is mostly used as the carbon source. However, coke comes from fossil sources, and if CO2-emissions are to be reduced in the future other sources of carbon may be used. For this purpose, charcoal may be a suitable alternative to coke in the process. In this study, the reduction rate of slag from SiMn production is investigated. The difference between coke and charcoal as a reducing agent has been investigated, where the materials have been pelletized with different load. This has been compared to coke and charcoal particles, also called green materials. Lastly, the influence of sulfur in the slag was studied as there was performed experiments with two different slags with and without sulfur.
The coke and charcoal were crushed and then pressed into pellets using a uni-axial press. The load used on the press was 500 kg, 1000 kg and 2000 kg when making the coke/charcoal pellets, where 1000 kg is used on most of the experiments. To make the slag pellets, different oxide powder was mixed and then pressed into a pellet. The experiments are performed in a sessile drop furnace, and after the experiments in the furnace, the samples are analysed in the EPMA. Also, the coke and charcoal materials have been analysed where the porosity and density are analysed. Lastly, the surface roughness of the pellets is analysed.
During the experiments in the sessile drop furnace, there are several photos taken continuously. These pictures are analysed to find the relative volume of the slag droplet throughout the experiment. The wetting angle and contact area between the slag and the substrate are also measured. From the relative volume, there was no significant difference between many of the experiments, except for when charcoal is used with the slag without sulfur. From this combination, there is very little reaction compared to the other combinations, which is coke with and without sulfur and charcoal and slag with sulfur. In materials with sulfur, like e.g. coke, the difference between slags with and without sulfur is not so large. However, for materials almost without sulfur, like charcoal and graphite, very little reduction will occur when the slag is not containing any sulfur. This is both noticed in the chemical analyses, the volume change during the experiment and change in wettability.
From the chemical analysis, the results found from the relative volume and wetting angle was confirmed. There could be seen that there is a very little reduction when charcoal is used with the slag without sulfur. It can also be seen that the slag containing sulfur has in general a higher reduction rate compared to slag without. From these results it can be concluded with that sulfur in a SiMn slag will increase the reduction rate, and especially if charcoal is used as the carbon source. From the experiments with green particles, it was found that there was a higher reduction rate of MnO and SiO2 for pelletized coke compared to green coke. However, for the experiments with charcoal there could not be found any significant difference in the reduction of MnO, but somewhat more reduced SiO2 for the pelletized charcoal. | |
