Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Investigation into Melting Characteristics of Hydrogen-Reduced Iron Ore Pellets
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Materials Science and Engineering.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

What kinetic and thermodynamic characteristics are established in a melt of hydrogen-reduced iron ore pellets? The pellets contain self-fluxing slag components which upon melting form an initial slag. Refining capabilities of this slag, such as dephosphorization power, are investigated in a lab-scale vertical furnace. Understanding the initial slag and the reactions taking place when hydrogen-reduced iron ore pellets melt is important for future optimization of ingoing raw materials as well as industry scale process design.

A sample of either crushed hydrogen-reduced iron ore pellets or a powder mixture representative of iron ore pellets in terms of composition was melted in a lab-scale vertical furnace. The sample was lowered into the argon atmosphere furnace which had a temperature of 1600°. The sample was kept inside a magnesia crucible with a molybdenum loosely-fitted lid. The purpose of the lid was to fix the oxygen partial pressure. The reduction degree of the pellets or corresponding powder mixture as well as the total melting times were varied.

XRF and OES analysis were employed to find the composition of the slag and metal phases, respectively. SEM analysis was employed to investigate phases present in the slag. Comparison of melted iron ore pellets and corresponding powder mixture show that powder can be employed to represent reduced iron ore pellets accurately. It was found that reduction degree strongly impacts both phosphorus and vanadium distributions as well as the types of phases formed in the slag fraction. During melting, almost all of the Vanadium and most of the Phosphorus content goes to the slag fraction. At lower reduction degrees, dephosphorization is greater; however, the Phosphorus content in the steel is still quite high at 130 ppm or higher. Modification to the amount and/or composition of the self-fluxing slag is suggested to reach lower levels of phosphorus in the steel.

Abstract [sv]

Vilka kinetiska och termodynamiska egenskaper skapas i en smälta av vätgasreducerade järnmalmspellets? Pellets innehåller självflussande slaggkomponenter som vid smältning bildar en initial slagg. Slaggens raffineringsförmåga, till exempel fosforreningsförmåga, undersöks i laboratorieskala. För framtida optimering av ingående råvaror såväl som industriellskalig processdesign är det viktigt att förstå den initiala slaggen samt de reaktioner som äger rum vid nedsmältning av vätgasreducerade järnmalmspellets.

Ett prov av antingen krossade vätgasreducerade järnmalmspellets eller en pulverblandning som är representativ för järnmalmspellets med avseende på sammansättning smältes ned i en laboratorieskalig vertikal ugn. Ugnen hade en argonatmosfär och temperatur på 1600°C då provet sänktes ner i ugnen för smältning. En magnesiumoxiddegel med ett löst inpassat molybdenlock användes som behållare för provet under nedsmältningen. Syftet med locket var att kontrollera syrgaspartialtrycket. Reduktionsgraden av pellets eller motsvarande pulverblandning såväl som de totala smältningstiderna varierades. XRF och OES mätverktyg användes för att undersöka sammansättning av slagg- och metallfraktionerna. SEM analys användes för att identifiera närvarande faser i slaggfraktionen.

Jämförelse av nedsmälta vätgasreducerade järnmalmspellets med motsvarande pulverblandning visar att de två är representativa av varandra till stor grad. Resultaten visar på att reduktionsgraden påverkar starkt både fosfor- och vanadinfördelningarna samt faserna som bildas i slaggfraktionen. Vid smältning går nästan all mängd vanadin och majoriteten av fosfor till slaggfraktionen. Vid lägre reduktionsgrader är fosforreningen bättre. Fosforhalten i stålet är relativt hög och har ett värde på 130 ppm eller högre för samtliga prover. Ändring av mängden och/eller sammansättning av den självflussande slaggen rekommenderas för att nå lägre nivåer av fosfor i stålet.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 39
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:546
Keywords [en]
Iron Ore Pellets, Sulphur, Phosphorous, Slag, Hydrogen Gas
Keywords [sv]
Järnmalmspellets, Svavel, Fosfor, Slagg, Vätgas
National Category
Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-255856OAI: oai:DiVA.org:kth-255856DiVA, id: diva2:1342537
External cooperation
SSAB
Subject / course
Materials Science and Engineering
Educational program
Master of Science in Engineering - Materials Design and Engineering
Presentation
2019-06-13, KTH, Stockholm, 16:56 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-08-15 Created: 2019-08-13 Last updated: 2019-08-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(10884 kB)20 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 10884 kBChecksum SHA-512
bd38c6951d23165ea317004929e5263c7a2097098de6fda8fc57ee5cb6ddc4677b4898b853958dae5ecf47a8e55439ab1ea34e6252dbe3bb4f184a8e2681477d
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Materials Science and Engineering
Materials Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 20 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 54 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf