Flux-smelting behavior and aluminothermic reduction of a pre-reduced Mn ore

Abstract

Denne masteroppgaven presenterer en eksperimentell studie som undersøker smelte- og aluminotermisk smelte-reduksjonsprosesser av en pre-redusert Mn-malm ved bruk av kalk (CaO) og metallisk aluminium. Målet med studien er å undersøke fluks-smelteatferden og aluminotermisk reduksjon av en forhåndsredusert Mn-malm, samt fluks-smelteatferden til MnO og CaO ved bruk av differensiell skannekalorimetri (DSC), mikrostrukturanalyse og faseanalyse.

Smelting av den pre-reduserte malmen og kalk forekom ved 1500°C med en molar ratio av CaO/Al2O3 lik 1. Ved en molar ratio på 0,8 oppstod kun sintering.

Resultatene viser at aluminotermisk reduksjon oppsto for alle prøvene i temperaturområdet 1300-1500°C, selv om reaksjonsomfanget var lavere ved 1300°C. Behandlingstid på 0,5 t, 1 t og 1,5 t ble undersøkt for prøvene ved 1500°C. Det ble funnet at behandlingstiden ikke påvirket metallutbyttet i stor grad. Bemerkelsesverdig inneholdt de produserte slaggene en lekkbar mayenitt (C12A7)-fase, som er en betydelig Al2O3-inneholdende forbindelse egnet for potensiell alumina-gjenvinning fra slaggene.

This master's thesis presents an experimental study conducted to explore the smelting and aluminothermic smelting-reduction processes of a pre-reduced Mn ore using lime and Al metal. The aim of the study is to investigate the flux-smelting behavior and aluminothermic reduction of a pre-reduced Mn ore and the flux-smelting behavior of MnO and CaO by differential scanning calorimetry (DSC), microstructure analysis and phase analysis.

Smleting of the pre-reduced and lime occurred at 1500°C with a CaO/Al2O3 molar ratio of 1. At a molar ratio of 0.8, only sintering occurred.

The results show that aluminothermic reduction occurred for all the samples in the 1300- 1500°C, although the extent of reaction was lower at 1300°C. Processing time of 0.5h, 1h, and 1.5h was investigated for the samples at 1500°C. It was found that the processing time did not affect the metal yield to a large extent. Notably, the produced slags contained a leachable mayenite (C12A7) phase, which is a significant Al2O3-containing compound suitable for potential alumina recovery from the slags.