Demir çelik atıklarının karbonize edilen badem kabukları ile redüksiyonuna mekanik öğütmenin etkisi

Bu tez çalışmasında KARDEMİR'den temin edilen ve demir çelik atıklarından olan tufalin, karbonize badem kabukları ile redüksiyonuna ileri öğütme işleminin etkisi incelenmiştir. Çalışmalar, badem kabuklarının karbonizasyonu, tufal ve karbonize badem kabuklarından oluşan karışımın yüksek enerjili bir değirmende öğütülmesi, öğütülmüş tozların pelet haline getirilerek farklı sıcaklık ve sürelerde işleme tabi tutulmasından oluşmaktadır. 800 °C'de 1440 dakika işleme tabi tutulan badem kabuklarının karbon oranı %97,97, kükürt oranı %0,014 olarak tespit edilmiş olup; bu numunenin ısıl değerinin 8647,6 kal/g olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında, tufal ve karbonize ürün karışımı, karışım/ bilye oranı 1/10, FeO/C oranı 80/20, 70/30 ve 60/40 olacak şekilde hazırlanıp, 30 - 120 dk arasında değişen sürelerde yüksek enerjili bir değirmende öğütülmüştür. Öğütme sonrası aktifleşen tozlar bir bağlayıcı(CMC) yardımıyla peletlenip farklı sıcaklık ve sürelerde redüksiyon işlemine tabi tutulmuşlardır. Redüksiyon çalışmalarının ön denemelerinde, FeO/C oranı, 60/40, 70/30 ve 80/20 olarak hazırlanıp speks değirmen içerisinde 30 ,60, 90, 120 dakika sürelerde ileri öğütme işlemine tabi tutulduktan sonra peletlenen numunelerin, redüksiyonları incelenmiş ve en uygun FeO/C oranının 70/30 olduğu görülmüştür. FeO/C=70/30 olarak hazırlanıp 120 dakika ileri öğütme işlemi uygulandıktan sonra, 1100 ℃ sıcaklıkta 120 dakika redüksiyona tabi tutulan numunenin (A1-3 kodlu numune) hem makro görüntüsünde hem de XRD analizinde metalik Fe'nin elde edildiği görülmüştür. 1200℃ sıcaklıkta 30 dakika işleme tabi tutulan sonra A2-1 kodlu numunenede redüksiyonun tamamlandığı, A2-2 ve A2-3 kodlu numunelerde ergimenin olduğu, A2-4 kodlu numunede ise ergimenin tamamlanıp, tekrar oksitlenmenin başladığı görülmüştür. 1300 oC sıcaklıkta 30 dakika redüksiyona tabi tutulan numunede (A3-1) yüksek oranda metalik Fe fazının oluştuğu, ancak 1300 oC sıcaklıkta uzun süre bekletilmesi sonucu demir oksit ve demir karbürlü bir fazın oluştuğu (A3-2 kodlu numune), bu sıcaklıkta 240 dakika beklenmesi ile tamamen demir ve demir karbürden müteşekkil fazların oluştuğu görülmüştür. 1400 oC sıcaklıkta yapılan deneyler sonucu elde edilen numunelerin yüzeylerinde metalik ve dalgalı bir fazın oluştuğu görülmüştür. Bu sıcaklıkta görülen yapılar 1100,1200 ve 1300oC sıcaklıkta yapılan çalışmalarda görülmemiştir. Yapılan çalışmalar sonucu en uygun sonuçların alındığı A1-3, A2-2, A2-3, A3-1 ve A3-2 kodlu numunelerin metal spektrometresiyle yapılan analizlerinde en yüksek metalik demirin 1200 oC sıcaklıkta 120 dakika işlem gören numunede (A2-3 kodlu numune) %94,6 olarak elde edildiği görülmüştür.