Organic binders for iron ore pelletization

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Penttinen, Matias
dc.contributor.advisor Lybeck, Jenni
dc.contributor.author Casey, Lotta
dc.date.accessioned 2016-06-17T12:22:40Z
dc.date.available 2016-06-17T12:22:40Z
dc.date.issued 2016-06-14
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/20830
dc.description.abstract Organic binders generally do not contain high quantities of silica and alumina and are burnt during pre-heating, contrary to bentonite clays commonly used in pelletizing iron ore for blast furnaces. Due to the need to process increasing volumes of low grade iron, interest in organic binders has increased lately. Organic binders tend to produce good quality wet pellets which however often lack in compressive strengths after sintering. The objective of this thesis is to determine what type of organic binders produce good quality pellets based on literature and testing different binders. Carboxymethyl cellulose (CMC) and polymer binders with different viscosities and charge densities are tested to evaluate their effect on pellet quality. Two silanes were also tested as additives. To evaluate the pellet quality, size distribution, drop numbers, compressive strengths of wet, dry and sintered pellets, porosities and tumbling indices are determined. According to tests the viscosity of 0.5 w-% solutions should be approximately 30 Cp for the binder to control the pelletizing process and achieve high portion of 10-12.7 mm target sized pellet. Significantly higher viscosities may cause problems distributing the binder evenly and hinder the pellet growth due to low surface moisture. For CMC binders the compressive strengths of dry pellets increased with increasing charge density, as expected from the literature, whereas the opposite was observed for the CMC binders. The difference between the different binders may be due to their structures: CMC structure is optimal with OH groups increasing the affinity of COO- towards the iron oxide, whereas the polymers had only electron-withdrawing carboxyl acid and amide groups. Due to their hydrophobicity silanes increased surface moisture of pellets resulting in larger amount of 10-12.7 mm pellets being produced. Aminosilane significantly increased only the drop number, while ureidosilane increased only the compressive strength of dry pellets. Thus the silanes tested are not viable additives for iron ore palletization. Aminosilanes were found to have a positive effect on plasticity of pellets and ureidosilanes for compressive strength of dry pellets. However, the overall performance of the tested silanes were not very good and they would not be considered as viable additives for iron ore palletization en
dc.description.abstract Orgaaniset sideaineet eivät sisällä korkeita määriä piidioksidia ja alumiinia ja palavat lähes täydellisesti sintrauksen alkuvaiheessa toisin kuin yleisesti malmin pelletöinnissä sideaineena käytetty bentoniitti. Lisääntynyt tarve prosessoida huonolaatuista malmia on kasvattanut kiinnostusta orgaanisiin sideainesiin. Orgaanisilla sideaineilla valmistetut märät pelletit ovat tyypillisesti hyvälaatuisia mutta kuivina ja sintrattuina ne ovat kuitenkin liian heikkoja. Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää kirjallisuuden ja laboratoriokokeiden avulla minkälaiset orgaaniset sideaineet tuottavat teollisuuden vaatimukset täyttäviä pellettejä. Karbosimetyyliselluloosia (CMC) ja polymeerieja testattiin eri viskositeeteilla ja varaustiheyksillä, jotta näiden sideaineiden ominaisuuksien vaikutusta valmistettuihin pelletteihin voitiin arvioida. Pellettien laadun arvioimiseksi niistä mitattiin kokojakauma, kuinka hyvin ne kestävät pudotuksen, pölyävyys ja huokoisuus sekä märkien, kuivien ja sintrattujen pellettien puristuslujuudet. Työssä tehtyjen testien perusteella 0.5 m-% liuoksen 30 cP viskositeetti olis sideaineelle optimaalinen, jotta se hallitsisi pellettien kasvua ja mahdollisimman suuri osuus pelleteistä olisi 10-12.7 mm suuruisia. Merkittävästi korkeammilla viskositeetteilla sideaine voi olla vaikea levittää tasaisesti, minkä lisäksi pellettien kuiva pinta rajoittaa niiden kasvua. Sideaineen viskositeetti ja varaustiheydes vaikuttavat eri tavalla pellettien ominaisuuksiin riippuen siitä onko kyseessä CMC vai polymeeri. Päinvastoin kuin kirjallisuuden perusteella, jonka mukaan negatiivinen varaus on sideaineen toivottu ominaisuus, kuivien pellettien lujuudet heikkenivät polymeerin varaustiheyden kasvaessa. CMC-sideaineille pellettien lujuuden riippuvuus varaustiheydestä on päinvastainen. Tämä ero eri tyyppisten sideaineiden välillä voi johtua niiden rakenteista: CMC:n rakenne on optimaalinen, sillä OH-ryhmät kasvattavat COO--rymien affiniteettia rautaoksideja kohtaan. Testatuilla polymeereilla puolestaan on substituentteina elektroneja puoleensa vetäviä amidiryhmiä joista osa on korvattu COO—ryhmällä. Näin ollen ryhmät heikentävät toistensa affiniteettia rautaa kohtaan. Silaanit kasvattavat pellettien pinnan kosteutta hydrofobisuutensa vuoksi, jolloin haluttuja 10-12.7 mm pellettejä muodostuu enemmän. Aminosilaani kasvatti ainoataan pellettien pudotuskestävyyttä, kun taas ureidosilaani kuivien pellettien puristuslujuutta. Näin ollen kokeillut silaanit eivät ole järkeviä lisäaineita rauta malmin pelletöintiä varten. fi
dc.format.extent 91+3
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Organic binders for iron ore pelletization en
dc.title Rautamalmin pelletointiin käytettävät orgaaniset sideaineet fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword organic binder, en
dc.subject.keyword iron oxide en
dc.subject.keyword iron ore en
dc.subject.keyword agglomeration en
dc.subject.keyword pelletizing en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201606172438
dc.programme.major Kemia fi
dc.programme.mcode KE3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Koskinen, Ari
dc.programme KEM - Kemian tekniikan koulutusohjelma fi
dc.location PK fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account