Structural Changes Occuring During the Direct Reduction of Attepe Iron Ore

Abstract

At present, most of the World's iron (over 95 %) is produced in blast furnaces where it is essential to use high grade coking coal which is in great demand, scarce and very expensive. In addition, the building of blast furnaces requires huge capital investments and because of their large sizes they are not flexible for limited operations. These led, since 1950s to the development of direct reduction processes which have reached a worldwide production of 60 million tons per annum. The iron produced by direct reduction can be used directly as raw material in electric arc furnaces as a replacement of scrap, thus increasing the steel quality. The fact that Turkey imports around 15 million tons of scrap per year for steel production, indicates alone the importance of investigation of suitability of domestic iron ores to the direct reduction. Since the direct reduction processes involve typical gas-solid reactions, the structure of iron ore and structural changes taking place during reaction within the solid phase, have great impact on process kinetics. This study therefore, deals with the changes observed before (i.e. during preheating) and during reduction in the surface area and porosity of Attepe iron ore.

Keywords

• Direct Reduction, Gas-Solid Reactions, Porosity, BET Surface Area.

Attepe Demir Cevheri Fiziksel Özelliklerinin Direkt İndirgenme Sürecinde Değişimi

Öz

Dünya toplam pik demir üretiminde en büyük paya (% 95) sahip olan yöntem, yüksek fırınla üretim prosesi olmasına rağmen, tüm dünyada koklaşabilir kömür rezervlerinin azalması, çevresel ve ekonomik kaygılar, 1950'li yıllardan itibaren sektörü alternatif metalik demir üretim yöntemleri arayışına itmiştir. Günümüzde, adı geçen bu alternatif yöntemlerden ticari anlamda kendini ispatlayabilmiş direkt indirgenme prosesleri yardımıyla üretilen metalik demir miktarı 60 milyon tona ulaşmıştır. Bu miktar beklentileri tam anlamıyla karşılamasa da yıllar içerisinde direkt indirgenmiş demirin, çelik üretimi amacıyla elektrik fırınlarında pik demirle beraber ergitilen hurda demire iyi bir alternatif olduğu belirlenmiştir. Ülkemizin çelik üretimi için yıllık yaklaşık 15 milyon ton hurda demir ithal ettiği göz önünde bulundurulduğunda, yerli cevherlerimizin direkt indirgenmeye uygunluğunun araştırılmasının önemi daha iyi anlaşılacaktır. Direkt indirgenme proseslerinin içerdiği reaksiyonlar, tipik gaz-katı reaksiyonları sınıfına dahil olduğundan, kullanılan cevher ve indirgenlerin nitelikleri proses kinetiği üzerinde önemli etkiye sahiptir. Bu çalışma, Attepe yöresine ait demir cevherinin porozite ve BET yüzey alanı gibi fiziksel özelliklerinde, indirgenme öncesi sıcaklıkla ve direkt indirgenme sırasında meydana gelen değişimleri konu almaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Direkt İndirgenme, Gaz-Katı Reaksiyonları, Porozite, BET yüzey alanı.