Malzeme Üretimi

Deneyin Adı: Malzeme Üretimi 2

Deneyin Amacı: Pirometalurjik yöntemle metalik mamüllerin üretiminin gerçekleştirilmesi, termodinamik şartların, katı – gaz reaksiyonları kinetiğinin, cüruf oluşumunun, çözünme ve rafinasyon işlemlerinin belirtilerek pirometalurjik işlemlerin temel prensiplerinin incelenmesidir.

Deneyin Yapılışı:  Deneyde daha önceden hazırlanmış kompozit peletler  kullanılarak demir tanesi , klasik peletler kullanılarak sünger demir üretimi yapıldı. Deneye başlanmadan önce kompozit pelet ve klasik pelet ağırlıkları hassas terazi kullanılarak ölçüldü. Kompozit pelet ilk ağırlığı 3,04 gram, klasik pelet ilk ağırlığı ise 3,52 gram bulundu. İlk olarak kompozit peletler  gerekli teorik kok ile 1400 de tüp fırına beslendi. 1400 ⁰C de 20 dakika süre boyunca tüp fırında grafit kroze içinde bekletilen kompozit peletler 20 dakika sonunda kor olarak fırın dışına alındı ve soğumaya bırakıldı. Böylece demir tanesi elde edilmiş oldu. Ayrıca bu elde edilen demir tanesi üzerinde cüruf oluştuğu gözlemlendi.

Klasik peletler için pelet bileşiminden ve redüksiyon için gerekli karbon miktarından yola çıkılarak gerekli kok miktarı bulundu. Daha sonraki işlemlerde bulunan bu teorik kömür miktarının 1.5 katı kullanıldı. Klasik pelet  ve kömür  sünger demir üretmek amacıyla 1200 ⁰C de fırında grafit kroze içinde 15 dakika bekletildi. Sonuç olarak sünger demir elde edildi. Elde edilen sünger demir son olarak tartıldı ve 3,06 gram ölçüldü.

Hesaplamalar:

	Fe3O4	SiO2	Al2O3	S	Mn	Cao	MgO	K2O	Na2O	P	C
Pelet Konst.	94,60	2,20	0,75	0,40	0,10	0,60	0,58	0,07	0,04	-	-
Kok	-	8,26	4,30	0,54	-	1,24	0,35	0,29	0,08	0,14	80,3

Yukarıdaki tablo kullanılarak peletler için gerekli kok miktarkarı hesaplanır. Peletteki Fe3O4 konsantrasyonu %94,60 ve koktaki karbon konsantrasyonu %80,30 olduğuna göre 100 gram pelet için gerekli karbon miktarı hesaplanırsa;

 100 gram pelet 94,6 gram Fe3O4 içerir.                          Fe3O4 + 4C →3Fe+ 4CO reaksiyonuna göre;                         

                                                                                                  232         48

                                                                                                  94,6        x                    x= 19,57 gram bulunur.(Gerekli Karbon miktarı)

                                                                                              --------------------

100 gram kokta      80,30 gram C varsa              

  x gram kokta             19,57 gram C                  x= 24,37 gram teorik kok gerekmektedir. Teorik olarak 1,5 katı alınırsa

---------------------------------------------------           36,55  gram kok  gerekmektedir.

100 gram pelet için 36,55 gram kok gerekiyor. Klasik peletin ölçülen ilk ağırlığı 3,52 gram olduğuna göre;

 gram kok gerekmektedir.

% Redüksiyon Hesabı:

 *100  formülünden hesaplanır.

Klasik pelet için ilk ağırlık 3,52, son ağırlık ise 3,06 gram ölçüldü. Fırın öncesi ve sonrası bu ağırlık farkı giderilen oksijenden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla yukarıdaki formülde yerine yazılabilir. Giderilmesi gereken oksijen ise aşağıdaki gibi hesaplanır.

Öncelikle 3,52 gram pelet içerisindeki Fe3O4 miktarı hesaplanır. = 3,32 gram bulunur . Daha sora Fe3O4 içerisindeki O2 miktarından giderilmesi gereken oksijen miktarı hesaplanır.    = 0,91 bulunur. Bulunan değerler yerlerine yazılırsa;  *100=  %50,5 bulunur.

ÖDEVLER

ÖDEV-1     → =  0,2727 bulunur. Ayrıca  curuf yapıcı olarak kullanılan  toplam karışımın %3’ü olduğuna göre  →buradan bulunur.

 Kompozit Pelet İçin Gerekli Teorik ve Kompozit pelet kons.= 3,04 yerine yazılırsa;

 Gerekli cürüf yapıcı Ca(OH)₂  miktarı 0,12 g bulundu.

ÖDEV-2 

 Formülünden hesaplanır. 3,04 gram olan kompozit pelet için oksit yüzdeleri yukarıdaki tablo kullanılarak  tek tek hesaplanırsa;

Bulunur. Bulunan değerler formülde yazılırsa;    

ÖDEV-3  Yüksek fırın koşulları için hangi oranın altında asidik, hangi oranın altında bazik olduğunu bulunuz.

              <1 ise asidik                                >1 ise bazik karakter gösterir.

Sonuç: Sünger demir ve demir tanesi üretimi gözlemlenilmiştir. Demir tanesi üretiminde açığa çıkan cüruftan dolayı yüksek fırında açığa çıkan cüruf daha az olacaktır ki bu istenilen bir durumdur. Cürufun mümkün olduğunca az olması yüksek fırında verimliliği arttırır ve kullanılan enerji miktarını azaltır. Yüksek fırından cüruf alınma sıklığını azaltır. Deneyde elde edilen %50’ lik redüksiyon oranı 15 dakika için gayet iyi bir değerdir. Fakat sünger demir üretiminde döner fırın kullanılmadığından kokun yanması problemiyle karşılaşılmıştır. Döner fırın kullanılması gerekirdi.

Kaynaklar

1- Y.T.Ü Metalürji proses laboratuarı deney föyü.