| dc.description.abstract | Produksjonen av silisiummangan (SiMn) er en karbotermisk reduksjonsprosess. Prosessen benytter seg hovedsakelig av det fossile karbonmaterialet koks som reduksjonsmiddel. Økende miljøbekymringer har ført til større intensiver til å utforske alternative fornybare karbonkilder. Trekull, utvunnet fra biomasse, er et potensielt bærekraftig karbonmateriale som dermed kan redusere CO2-utslippene knyttet til SiMn-produksjonen. Denne studien har som mål å undersøke og sammenligne koks og trekull som reduksjonsmidler i SiMn-prosessen med fokus på reduksjonshastigheten til SiMn-slagg. Studien tar også for seg effekten av tilsatt svovel i slagg redusert med trekull. I tillegg er effekten av varierende partikkelstørrelser for råmaterialene gitt et fokus.
Eksperimentene ble utført i en termogravimetrisk (TGA) ovn med CO gassatmosfære og temperaturer opp mot omtrent 1635-1645°C. Det ble utført forsøk opp mot likevektkomposisjon og mot spesifikke vekttap ved hjelp av tre forskjellige blandinger av råmaterial (kalt en charge): én med koks som reduksjonsmiddel og to med trekull; én tilsatt svovel og én uten. Chargene bestod i tillegg av Comilog-manganmalm, kalkstein og kvarts, med partikkelstørrelser på henholdsvis 1-2 mm og 3.15-4 mm. Vekttapet ble målt underveis i ovnseksperimentene, og slagg- og metallprøver ble analysert ved hjelp av elektronsonde-mikroanalyse (EPMA).
Vekttapskurver fra ovnsforsøkene viste en høyere reduksjonshastighet for charger som brukte koks som reduksjonsmiddel sammenlignet med trekull. Reduksjonsprosessen for charger med koks hadde to tydelige faser: en innledende langsom og stabil fase, som ble etterfulgt av en rask hastighetsøkning under den påfølgende fasen. Charger med trekull viste derimot en jevn og langsom reduksjonshastighet gjennom hele den isoterme oppvarmingsprosessen. Tilsetningen av svovel til trekull-charger førte imidlertid til en betydelig økning i reduksjonshastigheten og graden av reduksjon. Variasjoner i partikkelstørrelse hadde liten innvirkning på reduksjonen. Når forskjeller ble observert, hadde charger med større partikkelstørrelser en tendens til å starte reduksjonen tidligere enn de med mindre partikler. | |
| dc.description.abstract | Silicomanganese (SiMn) production, a carbothermic reduction process, traditionally relies on coke as the primary carbonaceous reducing agent. However, growing environmental concerns have prompted interest in exploring alternative carbon sources that are renewable. Charcoal, derived from biomass, holds promise as a sustainable carbon material that could reduce CO2-emissions associated with SiMn production. This study aims to investigate and compare coke and charcoal as reducing agents in the SiMn process, with a particular focus on the reduction rate of SiMn slag. Furthermore, the study examines the influence of sulfur in slags reduced with charcoal. Additionally, the effect of varying particle sizes were investigated.
The experiments were conducted in a thermogravimetric (TGA) furnace, utilizing a CO gas environment and heating temperatures of approximately 1635-1645°C. Equilibrium experiments and experiments targeting specific weight losses, were performed using three different raw material charges: one with coke as the reducing agent, and two with charcoal—one with sulfur added and one without. These charges consisted of Comilog manganese ore, limestone, and quartz, with particle sizes of 1-2 mm and 3.15-4 mm. Weight loss measurements were recorded during furnace experiments, and slag and alloy samples were analyzed using electron probe microanalysis (EPMA).
The obtained weight loss curves revealed a higher reduction rate for charges utilising coke compared to charcoal. The reduction pathway of charges with coke exhibited two distinct stages: an initial slow and stable stage followed by a rapid rate increase during the second stage. Charges with charcoal exhibited a consistently slow reduction rate throughout the isothermal heating process. However, the introduction of sulfur in the charcoal charges significantly enhanced the reduction rate. Particle size variations had minimal impact on reduction, but when differences were observed, charges with larger particle sizes tended to initiate reduction earlier than charges of smaller size. | |
