Bakır rafinasyon fırınlarında curuf bileşiminin refrakter korozyonuna etkisi
Einwirkung der schlackezusammensetzung auf das korrosions-verhalten der feuerfesten steine in den kupferraffinations-öfen
- Tez No: 21725
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bakır, Cüruf, Rafinasyon, Refrakter, Copper, Slag, Refining, Refractory
- Yıl: 1992
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Bu çalışmada, Thomas tipi bakır rafinasyan fırınların da kullanılan refrakter tuğlalar üzerinde, cüruf bileşiminin korozif etkisi, değişken alarak kabul edilen sıcaklık:? süre ve cüruf bileşimlerine bağlı alarak incelenmiştir. Ayrıca bu fırınlarda alternatif alarak kullanılması düşünülen refrakter tuğlalar üzerinde aynı şartlarda deneyler yapılmıştır. Bu amaçla, ülkemizde Thomas tipi bakır rafinasyan fırınlarında bakır rafinasyonu yapan bir tesis ile refrak ter tuğla üretimi yapan iki ayrı tesisten sağlanan refrakter tuğlalar üzerinde cüruf etkileşim deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler I. ve II. Grup olmak üzere iki seri halinde yapılmıştır. I. Grup deneylerde magnezit-kram 1 refrak ter tuğlalar üzerinde farklı bileşimlerde hazırlanan sen tetik cüruf bileşimlerinin ve endüstri curufunan sıcaklık ve süreye bağlı alarak cüruf etkileşimi araştırılmıştır. II. Grup deneylerde ise alternatif refrakter tuğlalar üze rinde sabit bir çalışma sıcaklığı ve sabit bir bekleme süresinde cüruf etkileşim deneyleri tekrarlanmış ve elde edilen sonuçların I. Grup deney sonuçları ile karşılaştırılması sağlanmıştır. Tez kapsamında yapılan deneyler sonunda, I. Grup de neysel çalışmalarda kullanılan magnezit-krom 1 refrakter tuğlalar üzerinde Fe-CU-CaO sentetik cüruf bileşiminin en fazla etkileşim gösterdiği saptanmıştır. Ayrıca sıcaklık ve fırında bekleme süresinin artışına bağlı alarak cüruf etkileşimininde arttığı belirlenmiştir. Katkı maddeleri olarak sentetik cüruf bileşimlerine katılan Na2CO3, ve Pb3-O4, 'dün aşındırıcı etkisinin yüksek olduğu gözlenmiştir, II. Grup deneysel çalışmaların sonunda ise direkt bağlı magnezit-kram 2 refrakter tuğlaların cüruf etkileşimine karşı en iyi dayanımı göstertiği saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
EINEİRKUNG DER SCHLACKEZUSAMMENSETZUNG AUF DAS KDRROSIQNS- VERHALTEN DER FEUERFESTEN STEINE İM DEN KUPFERRAFFINATIQNS- ÖFEN ZUSAMMENFASSUNG Die erzeugte Uârme sail zum grfjŞ ten Teil dem üJirmegut zugeführt und nicht durch Strahlung und Leitung an die Umgebung abğegeben uıerden. Deshalb sind 'Û'f'&n und Reaktoren gegen die Umgebung isaliert Da die Betriebs- temperaturen vielfach sehr hoch sind, uerden an das îsoliermaterial verschiedene Anf arderungen gestellt. Zunâchst soil es gegenüber der Betriebstemperatur bestândig sein. Man unterscheided feuerfeste und hochfauerf este üJerkstof f e ; der Segerkegellf allpunt soil bei fausrfesten Ulerkstoffen mindestens bei 1530 C, bei hochfauerf esten Uerkstaf f en bei mindestens 1790 C liegen, Stoffe, die der Bedingung“feuerfest”nicht genügen, aber trotzdem im Ofenbau bei erhöhter Temperatur ver- uendung finden, bezeichnet man mit f suerbestândig. An feuerfestes Material stellt man falgende Forderungen : 1- Feuerf estigkeit 2- Temperaturuıechselbestândigkeit 3- Bestandigkeit gegen Schlacken-und Flugstaub- Angriff k- Die Ausmauerung soil eine gute Idârmeisolation ouf weisen. Bei der Broduktionsbetrieb des Kupfers _s'tellen die Abriebe des Schmelz und Raffinations Ofen innenfeuer- festmantel Auskleidung ein hahes betriebskosten dar. vxıUnser Land zahit mit drei groBen P rimar Produktionsanlagen und zehn Raffinerien zu den bemerkensmertern Landern Eurapas. Als ein uichtiger Betriebsuerkstaf f der Metall- urgischen Industrie müssen die feuerfesten Staffe im Betrieb Ausdauer und Festigkeit gegen üJârme und Korrosian besitzen. lıieder der Hersteller _ nach. der Kunde verfügen -über genugend Daten himsichtlich der Ğas-uacL_SablacJ<enre.akt.ianen am feuerfest Matenalen. Da keine Uissenschaf tlichen Erkenntniss.e vorliegen, er.falgt die üJahl der feuerfest Steine im Betrieb ausschlieBlich durch Erfahrung. Es ist anzunehmeriı, dap bei den metallurgischen Prazessen die einzelnen Schlackenkampenente verschi- edene Korrasiansef f ekte verursachen. Haltbarkeit und Uirtschaf tlichkeit jeder technischen Gfenanlage sind weitgehend van der zweckmaBigen Ausuahl, der Güte und dem einwandf reien Einbau des feuerfesten Gf enbaumaterials abhangig. Gf enkanstrukteure, Ofenbauer, f euerf est-Hersteller und die für den Betrieb ver antuiartlichen Ingenieure müssensich dieses Zusammenhangs beuupt sein. Die nachstehenden Ausführungen sallen dazu beitragen, den Praktiker mit den Eigenarten der feuerfesten Baustaffe vertraut zu machen und ihm die zweckenentsprechende Qualitatsauswahl zu erleichtern, Im Rahmen dieser Arbeit ist die uirkung der Schlacke auf das Feuerf estmaterial inden Thamas Raf f inationsof en, untersucht warden, wabei die tem- peratur, Zeit und Zusammensetzung der Schlacke als variante genammen wurden. VlllIn dieser Beziehung sind von zuei feuerfest Werkstof f hesteller und van einem Raf f inatiansbetrieb der nach Thomasverf ahren arbeitet, Feuerf estwerkstoff e beschafft uorden. Versuche sind in zwei Serien durchgeführt uorden. In der ersten Uersuchesreihe ist der EinfluB van synthe- tischen und industriellen Schlacken auf Magnesia-Chrom 1- Steine in Abhangigkeit von der Temperatur und der Zeit untersucht. In der zueiten Gruppe uorden alternative feuerfest Stein bei kanstanter Temparatur und Zeit der Schlackenuirkung ausgesetzt. Die Ergebnisse sind mit von der Gruppe Eins vergliechen ujarden. Die Arbeitsprosedüre der Gruppen I und II sind unten dargestellt. Magnesia-Chrom 1 Feuerf estesteine und Alternative Feuerfeste Steine Aufbereitung von den Feuerf esttiegeln Aufbereitung von den synthetischen und industriellen Schlacken (homogenes Uermischen) Beschickung von der Schlacken in die Tiegeln Schmelzen in dem Tiegel IXDurchscheiden van den Tieaeln I Berechnung des Schlackentrankungsquerschnittes Metallagraf ische Untersuchung Die Zusammensetzungen in den Versuchen verwendeten synthetischsn und industriellen Schlacken sind unten dargestellt. Eutektik Temperatur % Zusammensetzungen CaO-SiQn 1430aC % 36.6 CaO 2 % 63.4 SiG, Fe203-Ca0 1206°C % 78.2 Fe203 % 21.8 CaG Fe2G3-5i02 1450DC % 82.4 Fe203 % 17.6 5iQ2 Si02-CaQ-Fe203 1204°C % 47.08 SiG2 % 28.26 Fe203 % 24.66 GaQ SiG2-Caa-Fe203+ % 10 Na2C03 SiD2-Caa-Fe2G3+ % 10 Pb^ Si02-CaQ-Fe203+ % 10 Na2C03+£ 10 Pb 0,Industrielle Schlacke Zusammensetzungen : (%) CaO MgO AlgOijj Si02 Fe203 Cr^ Pbu TiD2 P 13. 90 12.82 11.47 34.50 11.84 D.D4 0.14 - 0.6 Dîe bei dieser Arbeit gemachten Versuche zeigen als Ergebnis, daŞ bei den Magnesia-Dhrom 1 feuerfest- steinen die synthe'tische Schlacke aus Fe"03-Ca0 die gröBte Benetzungsf löche aufueist. Hierzu ist noch zu erlautern, daB die tdirkung der Schlacke mit steigender Temperatur und Zeit auf das feuerfest material erhöht. Die Zugaben Na?C03 und Pb,0, zeigen einen aus- gepragten Abrieb auf das Feuerf estmaterial. Bei den versuchen der Gruppe II sind festgestellt uıorden, daB die direkt gebundenen Magnesia-Chrom Feuerf estmaterialen den besten Lliderstand gegen die Uirkung der Schlacke zeigen. xı
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