Solid state reduction of chromite with methane and hydrogen

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-10-06
Department
Major/Subject
Materiaalien prosessointi
Mcode
MT3002
Degree programme
MTE - Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
86 + 153
Series
Abstract
In today’s World the issue of energy consumption and conservation is of high importance. This Master’s Thesis studies the solid state reduction of ferrous chromite with a methane hydrogen gas mixture in order to reduce the energy needed to produce ferrochrome, a raw material for stainless steel. The process has been studied before, but not with the same exact raw material from the Kemi chromite deposit. Earlier studies have shown, that the use of methane instead of graphite enables the reduction of chromite in much lower temperatures, thus reducing energy usage and possibly resulting in economic savings. The experiments conducted in this work were done in laboratory scale with varying tem-perature, methane concentration and reduction time. The results were very promising, showing rapid and thorough reduction of iron and chromium, which is consistent with earlier studies on other chromite ores. The reduction mechanism and metallization were examined most thoroughly, leading to the conclusion that methane as the reducing agent is an effective way for prereducing Kemi chromite. Continued investigations of the process for industrial scale applications is recommended.

Energian kulutus ja sen säästötoimenpiteet ovat erittäin tärkeitä aiheita nykypäivänä. Tä-mä diplomityö tutkii kromiitin kiinteäfaasipelkistystä metaanin ja vedyn kaasuseoksilla, jotta ferrokromin, ruostumattoman teräksen raaka-aineen, valmistusprosessin energianku-utusta voitaisiin vähentää. Tätä samaista prosessia on tutkittu jo aikaisemmin, muttei tässä työssä käytetyn Kemin kromiittiesiintymän yhteydessä. Metaanin käyttö grafiitin sijaan on tutkittu mahdollistavan kromiitin pelkistämisen paljon alhaisemmissa lämpötiloissa, mikä johtaa energiasäästöihin ja mahdollisesti myös taloudellisiin hyötyihin. Tämän työn kokeellinen osuus toteutettiin laboratoriomittakaavassa lämpötilan, metaanin pitoisuuden ja pelkistysajan vaihdellessa. Saadut tulokset olivat erittäin lupaavia. Niistä kävi ilmi, että rauta ja kromi pelkistyvät nopeasti ja perusteellisesti, mikä oli yhteensopivaa aikaisemman tutkimuksen kanssa koskien muita kromiittiesiintymiä. Pelkistysmekanismia ja metallisoitumista tarkasteltiin eniten, mikä johti siihen johtopäätökseen, että metaani on erittäin tehokas pelkistin Kemin kromiitin esikäsittelyssä. Jatkotutkimukset prosessin soveltamisesta teolliseen mittakaavaan ovat suositeltavia.
Description
Supervisor
Taskinen, Pekka
Thesis advisor
Eric, Rauf
Halli, Petteri
Keywords
kromiitti, kiinteätila, esipelkistys, metaani, vety
Other note
Citation