Визначення впливу різних видів біопалив на якість залізорудних окатишів

Автор(и)

  • Вадим Вадимович Єфіменко Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-7566-9281
  • Максим Миколайович Бойко ТОВ Технічний університет «Метінвест Політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-3557-9027
  • Світлана Валеріївна Журавльова Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-8519-5155
  • Анатолій Федорович Марко ТОВ «Котельно-механічний завод», Україна https://orcid.org/0009-0007-2063-1511
  • Олександр Андрійович Танчев Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0009-0000-3028-927X
  • Руслан Борисович Дутній Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0009-0004-9459-618X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313633

Ключові слова:

обпал окатишів, пшенична солома, лушпиння соняшнику, м’яка деревина, деревне вугілля

Анотація

Об’єкт дослідження – процес обпалу залізорудних окатишів. Дослідження вирішує проблему заміни викопного палива на рослинне з метою зниження екологічного навантаження на довкілля та забезпечення стабільної якості окатишів, що необхідна для використання у доменних печах.

Проведено дослідження впливу вмісту біопалива при заданій температурі та швидкості повітря на міцність окатишів після обпалу. У результаті досліджень було встановлено, що вміст палива має вирішальний вплив на міцність окатишів. Серед всіх видів палива, що було досліджено, окатиші з додаванням лушпиння соняшника та деревини мали найвищу міцність яка відповідає вимогам доменної плавки у 200 кілограм. Використання пшеничної соломи та деревного вугілля не дозволяє повністю замінити тверде паливо у шарі окатишів.

Результати показують що використання до 0,36 % лушпиння соняшнику дозволяє підвищити міцність обпалених окатишів в порівнянні зі зразками без вмісту біопалива. Додавання всіх інших розглянутих видів палива знижувало міцність окатишів.

Ці результати пояснюються різним вмістом лігніну, целюлози, геміцелюлози що визначає характеристики біомаси. Високий вміст целюлози і геміцелюлози забезпечують високу гідрофільність через високу кількість OH-груп і позитивно впливають на формування сирих окатишів. Леткі речовини, що виділяються при згорянні біопалива, сприяють формуванню сферичних пор, а також їх рівномірному розподілу, що перешкоджає поширенню тріщин при навантаженні.

Результати досліджень дозволяють встановити оптимальний режим обпалу, знизити шкідливі викиди, знизити витрати шляхом зниження споживання викопного палива

Біографії авторів

Вадим Вадимович Єфіменко, Український державний університет науки і технологій

Аспірант

Кафедра металургії чавуну і сталі

Максим Миколайович Бойко, ТОВ Технічний університет «Метінвест Політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра металургії та організації виробництва

Світлана Валеріївна Журавльова, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра металургії чавуну і сталі

Анатолій Федорович Марко, ТОВ «Котельно-механічний завод»

Директор

Олександр Андрійович Танчев, Український державний університет науки і технологій

Аспірант

Кафедра металургії чавуну і сталі

Руслан Борисович Дутній, Український державний університет науки і технологій

Аспірант

Кафедра металургії чавуну і сталі

Посилання

  1. Muslemani, H., Liang, X., Kaesehage, K., Ascui, F., Wilson, J. (2021). Opportunities and challenges for decarbonizing steel production by creating markets for ‘green steel’ products. Journal of Cleaner Production, 315, 128127. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128127
  2. Jarosh, Y., Kuharets, N. (2019). Estimation of the potential of raw materials of vegetable origin for the heat needs in Ukraine for 2018. Scientific Horizons, 3 (76), 38–47. Available at: http://ir.polissiauniver.edu.ua/bitstream/123456789/9802/3/SH_2019_3_38-47.pdf
  3. Kieush, L., Rieger, J., Schenk, J., Brondi, C., Rovelli, D., Echterhof, T. et al. (2022). A Comprehensive Review of Secondary Carbon Bio-Carriers for Application in Metallurgical Processes: Utilization of Torrefied Biomass in Steel Production. Metals, 12 (12), 2005. https://doi.org/10.3390/met12122005
  4. Sahu, S. N., Biswal, S. K. (2021). Alleviating dependency on fossil fuel by using cow-dung during iron ore pelletization; Assessment of pellet physical and metallurgical properties. Powder Technology, 381, 401–411. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.12.027
  5. Praes, G. E., Arruda, J. D. de, Lemos, L. R., Tavares, R. P. (2019). Assessment of iron ore pellets production using two charcoals with different content of materials volatile replacing partially anthracite fines. Journal of Materials Research and Technology, 8 (1), 1150–1160. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.09.003
  6. Tôrres Filho, A., Lange, L. C., de Melo, G. C. B., Praes, G. E. (2016). Pyrolysis of chromium rich tanning industrial wastes and utilization of carbonized wastes in metallurgical process. Waste Management, 48, 448–456. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.11.046
  7. Sudhir, S., Soren, S., Chowdhury, G. M., Jaiswal, R. K., Nirala, A., Khan, M. A. et al. (2024). Utilization of rice husk substituting fossil fuel for pelletization process of goethite iron ore. Environmental Technology & Innovation, 34, 103597. https://doi.org/10.1016/j.eti.2024.103597
  8. Kieush, L., Koveria, A., Boyko, M., Yaholnyk, M., Hrubiak, A., Molchanov, L., Moklyak, V. (2022). Influence of biocoke on iron ore sintering performance and strength properties of sinter. Mining of Mineral Deposits, 16 (2), 55–63. https://doi.org/10.33271/mining16.02.055
  9. Boiko, M. M., Petrenko, V. O. (2023). The organization of iron ore agglomerate and pellets production with reduced environmental impact. MININGMETALTECH 2023 – the mining and metals sector: integration of business, technology and education, 1–19. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-382-8-1
  10. Zhu, D., Pignatello, J. J. (2005). Characterization of Aromatic Compound Sorptive Interactions with Black Carbon (Charcoal) Assisted by Graphite as a Model. Environmental Science & Technology, 39 (7), 2033–2041. https://doi.org/10.1021/es0491376
  11. Rodríguez-Fabià, S., Torstensen, J., Johansson, L., Syverud, K. (2022). Hydrophobisation of lignocellulosic materials part I: physical modification. Cellulose, 29 (10), 5375–5393. https://doi.org/10.1007/s10570-022-04620-8
  12. Stelte, W., Clemons, C., Holm, J. K., Ahrenfeldt, J., Henriksen, U. B., Sanadi, A. R. (2011). Fuel Pellets from Wheat Straw: The Effect of Lignin Glass Transition and Surface Waxes on Pelletizing Properties. BioEnergy Research, 5 (2), 450–458. https://doi.org/10.1007/s12155-011-9169-8
  13. Augusto, K. S., Paciornik, S. (2018). Porosity Characterization of Iron Ore Pellets by X-Ray Microtomography. Materials Research, 21 (2). https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2017-0621
  14. Hill, R. (1963). Elastic properties of reinforced solids: Some theoretical principles. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 11 (5), 357–372. https://doi.org/10.1016/0022-5096(63)90036-x
  15. Vassilev, S. V., Baxter, D., Andersen, L. K., Vassileva, C. G., Morgan, T. J. (2012). An overview of the organic and inorganic phase composition of biomass. Fuel, 94, 1–33. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.09.030
  16. Howard, J. L. (2007). U.S. timber production, trade, consumption, and price statistics 1965 to 2005. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. https://doi.org/10.2737/fpl-rp-637
  17. Novaes, E., Kirst, M., Chiang, V., Winter-Sederoff, H., Sederoff, R. (2010). Lignin and Biomass: A Negative Correlation for Wood Formation and Lignin Content in Trees. Plant Physiology, 154 (2), 555–561. https://doi.org/10.1104/pp.110.161281
  18. Hua, Q., Liu, L.-Y., Karaaslan, M. A., Renneckar, S. (2019). Aqueous Dispersions of Esterified Lignin Particles for Hydrophobic Coatings. Frontiers in Chemistry, 7. https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00515
  19. Kumar Gupta, P., Sai Raghunath, S., Venkatesh Prasanna, D., Venkat, P., Shree, V., Chithananthan, C. et al. (2019). An Update on Overview of Cellulose, Its Structure and Applications. Cellulose. https://doi.org/10.5772/intechopen.84727
  20. Ma, Y., Li, Q., Zhang, Y., Yang, Y., Tang, Y., Jiang, T. (2023). A novel polymer-type binder to decrease bentonite dosage during iron ore pelletizing: Performance and mechanisms. Journal of Materials Research and Technology, 27, 6900–6911. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.11.134
  21. Li, C., Bai, Y., Ren, R., Liu, G., Zhao, J. (2019). Study of the mechanism for improving green pellet performance with compound binders. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 55 (1), 153–162. Available at: https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.baztech-b13c1300-6e62-4731-be28-968c9b9e74e4
Визначення впливу різних видів біопалив на якість залізорудних окатишів

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-30

Як цитувати

Єфіменко, В. В., Бойко, М. М., Журавльова, С. В., Марко, А. Ф., Танчев, О. А., & Дутній, Р. Б. (2024). Визначення впливу різних видів біопалив на якість залізорудних окатишів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (131), 55–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313633

Номер

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин