Συμβολή στην ανακύκλωση της σκόνης από περιστροφικές καμίνους αναγωγής νικελιούχων λατεριτών

Abstract

Στην παρούσα εργασία μελετάται η φυσικοχημική συμπεριφορά διαφόρων τύπων σκόνης, οι οποίες παράγονται στις περιστροφικές κάμινους (Π/Κ) αναγωγής ελληνικών νικελιούχων λατεριτών, και σφαιριδίων παραγομένων από τις σκόνες αυτές. Οι λεπτομερείς σκόνες συλλέγονται σε μονάδες αποκονίωσης κατά την επεξεργασία των λατεριτών στο μεταλλουργικό εργοστάσιο παραγωγής Fe - Ni της ΛΑΡΚΟ ΓΜΜ Α.Ε. Από τις χημικές, τις κοκκομετρικές και τις ορυκτολογικές αναλύσεις των δειγμάτων των διαφόρων τύπων σκόνης και των εργαστηριακώς παραγομένων σφαιριδίων από τις σκόνες αυτές προκύπτουν χρήσιμα στοιχεία για την σε βάθος γνώση των ιδιοτήτων των υλικών. Από τις μετρήσεις της αντοχής σε θλίψη και τις ποιοτικές ενδείξεις του πορώδους των σφαιριδίων εξάγονται συμπεράσματα και ερμηνεύεται η διαφοροποίηση στην αναγωγική συμπεριφορά των υλικών. Η αναγωγιμότητα μελετάται στη θερμοκρασιακή περιοχή 700 - 850° C σε εργαστηριακή σωληνωτή κάμινο. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει ότι ο ρυθμός αναγωγής είναι αρχικά σε όλες τις περιπτώσεις υψηλός μέχρι επιτεύξεως ενός βαθμού που κυμαίνεται από 17,55 - 27,65 % και είναι συνάρτηση της φύσης του υλικού και της θερμοκρασίας. Ο ρυθμός αναγωγής αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Στη συνέχεια ο ρυθμός αναγωγής μηδενίζεται. Η παύση αυτή των αντιδράσεων αποδίδεται στο σχηματισμό ευτηκτικών πυριτικών ενώσεων, όπως φαγιαλίτη (2FeO.SiΟ2) στην επιφάνεια των οξειδίων. Ο σχηματισμός αυτών των πυριτικών ενώσεων ευνοείται από την υψηλή περιεκτικότητα των δειγμάτων σε SiO2, ενώ η ύπαρξη τους επιβεβαιώνεται σε ορισμένες περιπτώσεις από σχετικά ορυκτολογικά διαγράμματα. Ο τελικός βαθμός αναγωγής προκύπτει ότι αυξάνει με τη θερμοκρασία. Επίσης εξαρτάται από την κοκκομετρία του υλικού. Παράλληλα βρέθηκε στις σκόνες να είναι υψηλότερος από τον αντίστοιχο στα ίδιας προέλευσης σφαιρίδια. Τέλος μειώνεται με την αύξηση της διαμέτρου των σφαιριδίων. Από την επεξεργασία των κινητικών δεδομένων προκύπτει ότι προσαρμόζονται στις κινητικές εξισώσεις διάχυσης και μπορούν να αποδοθούν καλύτερα με το κινητικό μοντέλο [1-(2/3)a-(1-a)2/3]=kt όπου a ο βαθμός αναγωγής (από 0 έως 1), k σταθερά και t ο χρόνος. Η ενέργεια ενεργοποίησης κυμαίνεται από 10,96 έως 19,75 Kcal / mol ανάλογα με το υλικό, ενώ το στάδιο που ελέγχει την αντίδραση είναι η διάχυση των αέριων αναγωγικών μέσων μέσα από τον όγκο του υλικού. Η αναγωγή γίνεται μια μορφή διάχυσης χωρίς διακριτές εσωτερικές επιφάνειες. Οι αντιδράσεις αναγωγής πραγματοποιούνται ταυτόχρονα και όχι σε στάδια. Το γεγονός επιβεβαιώνεται από την ύπαρξη όλων των φάσεων του σιδήρου στις χημικές αναλύσεις των προϊόντων φρύξης και κατά την ταυτοποίησή τους στις μικροσκοπικές παρατηρήσεις.