Demir çelik atıklarından olan tufalin alternatif yöntemlerle değerlendirilmesi

Dökümhanede, haddehanede kütük ve sıcak slab yüzeylerinin soğutulması işleminde yüksek sıcaklık ve oksitleyici ortam nedeni ile slab, kütük ve ingot yüzeyinde oluşan oksit tabakası hadde tufali olarak adlandırılmakta ve atık olarak görülmektedir. Bu oksit tabakası parça yüzeyinden genellikle yüksek basınçlı su ile temizlenmektedir. Tufalin büyük çoğunluğunu vüstit(FeO), manyetit(Fe3O4) ve hematit(Fe2O3) gibi demir oksitli yapılar oluşturmaktadır. Tufalin, alternatif bir yöntemle geri dönüşümünün araştırıldığı bu çalışmada karbonize badem kabukları redükleyici olarak kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda farklı tane boyutlarına getirilen tufal ve karbonize badem kabuklarından FeO/C oranı 80/20, 70/30 ve 60/40 olacak şekilde harmanlanarak peletler hazırlanmış, mikrodalga fırında redüksiyon işlemine tabi tutulmuşlardır. Tane fraksiyonlarının redüksiyon derecesine etkisinin araştırıldığı deneylerde en uygun sonuçlar -75 μm tane boyutlu malzemede; FeO/C oranı 70/30 olan numunelerin, 10 dakika mikrodalga redüksiyona tabi tutulmaları sonucunda redüksiyon derecesinin %65,83'e kadar çıktığı görülmüştür. Deneylerin sonraki aşamasında, aynı oranlardaki tufal ve redükleyici elemandan oluşan karışım bir speks değirmende 120 dakika öğütülmüş, ardından yine mikrodalga fırında redüksiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. FeO/C=60/40 olan öğütülmemiş numunenin TG-DTA eğrisinde, üst-ekzotermik pikin yaklaşık 200°C'de başladığı, 850°C'de sona erdiği ve %41,5 ağırlık kaybı olduğu görülürken, aynı numunenin 120 dakika speks değirmende öğütüldükten sonra, alınan TG/DTA analizinde ekzotermik reaksiyonların yaklaşık 170°C'de başladığı, 650°C'de sona erdiği ve yaklaşık %39 ağırlık kaybı olduğu görülmüştür. Yüksek enerjili değirmene (spex) konulan -75 μm tane boyutlu malzemenin öğütme işleminden önce ve sonra partikül boyut dağılımlarına (PSD analizleri) bakılmıştır. PSD analizlerinde, spex cihazına beslenen karışım içerisindeki redükleyici miktarının azalması ile ağırlıklı tane boyutunun arttığı ve spesifik yüzey alanının ise azaldığı görülmüştür. Yüzey alanlarına bakıldığında en yüksek yüzey alanı 5,92 m²/g ile FeO/C=60/40 olan numunelerde elde edildiği görülmüştür. Mekanik aktivasyon işlemlerinin ardından gerçekleştirilen mikrodalga redüksiyonda %93,54 metalleşme oranı ile FeO/C oranı 60/40 olan numunenin 15 dakika mikrodalga fırında bekletilmesi sonucu elde edildiği görülmüştür. Bu malzemenin metal spektrometresi ile bileşimine bakılmış ve %93,4 Fe, %4,2 C, %0,65 Si, %0,08 Mn, %0,17 S, %0,1 P içerdiği tespit edilmiştir.