aalto1 untyped-item.component.html
Effect of extrusion process parameters on the compressive strength of biocoke briquettes
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
en
Pages
62
Series
Abstract
This thesis investigated the effect of extrusion process parameters on the compressive strength of biocoke briquettes intended for use in submerged arc furnace (SAF) applications. The goal was to identify which processing conditions most significantly influence briquette performance, with a focus on optimising strength for metallurgical use. Key variables studied included mixing time, moisture content, biocarbon type, binder selection, particle size distribution, drying conditions, and the use of vacuum during extrusion. Standard recipes were used as internal references to ensure consistency in comparison. Results showed that moisture content prior to extrusion and vacuum application were the most critical parameters. Briquettes produced with 32–34% moisture content and vacuum extrusion exhibited the highest compressive strengths. Variation in biocarbon properties, such as porosity and moisture absorption, also affected performance, suggesting that each raw material may require tailored process conditions. Dispersion within standard recipes revealed up to 500 N variation in compressive strength, underlining the need for improved reproducibility in testing. Observations during the laboratory work also suggested that refining the cold compressive testing procedure may help reduce this variability. The findings support the development of more reliable and process-sensitive approaches to biocoke briquette production, with relevance for SAF and other metallurgical applications.
Tässä työssä tutkittiin ekstruusiopuristusprosessin parametrien vaikutusta uppokaariuuneissa käytettäväksi tarkoitettujen biokoksibrikettien puristuslujuuteen. Tavoitteena oli tunnistaa prosessiolosuhteet, jotka vaikuttavat brikettien puristuslujuuteen ja mahdollistavat niiden käytön metallurgisissa prosesseissa. Tutkimus keskittyi sekoitusaikaan, kosteuspitoisuuteen, biopohjaisten hiilimateriaalien tyyppiin, sideainevalintaan, partikkelikokojakaumaan, kuivausolosuhteisiin ja alipaineen käyttöön puristuksen aikana. Standardi reseptejä käytettiin vertailun pohjana, jotta tulokset olisivat vertailukelpoisia. Tulokset osoittivat, että ennen puristusta oleva seoksen kosteuspitoisuus ja alipainepuristus olivat merkittävimmät tekijät puristuslujuuden kannalta. Paras suorituskyky saavutettiin 32–34 % kosteudella ja alipainepuristuksella. Eri biohiilien ominaisuudet, kuten huokoisuus ja kosteuden sitominen, vaikuttivat prosessikäyttäytymiseen, mikä korostaa materiaalikohtaista optimointitarvetta. Standardireseptien sisäinen vaihtelu oli huomattavaa (jopa 500 N), mikä korostaa mittaustulosten toistettavuuden parantamisen tarvetta. Laboratoriotyössä tehdyt havainnot viittaavat siihen, että kylmäpuristuslujuuden testauksen tarkentaminen voisi vähentää tätä vaihtelua. Tulokset tukevat prosessiparametrien tarkkaa hallintaa biokoksin tuotannossa ja osoittavat kehityssuuntia kohti luotettavia ja kestäviä biopohjaisia pelkistysratkaisuja metallurgiseen käyttöön.
Description
Supervisor
Lindberg, DanielThesis advisor
Kekkonen, MarkoKunelius, Juho