Možnosti recyklace jemnozrnných hutnických odpadů

Klára Drobíková

Doctoral thesis

Recycling possibilities of fine-grained metallurgical wastes

Abstract:

Předkládaná práce se zabývá výběrem a charakterizací pojiv, které by bylo možno využít pro průmyslovou přípravu briket s vhodnými mechanickými vlastnostmi. Současně sleduje vliv obsahu vybraných pojiv (škrob Unipret, portlandský cement) na redukci oxidů železa ve zkoumaných odpadních materiálech (vysokopecní a konvertorový kal) při tepelné úpravě v laboratorních podmínkách v závislosti na době výdrže při třech zvolených teplotách (900, 1000 a 1100 °C). V neposlední řadě je provedena studie vlivu pojiva na množství a složení odpadního plynu vznikajícího během tepelné úpravy a jeho možný dopad na životní prostředí. Získaná experimentální data byla zpracována mnohorozměrnou analýzou, aby byla prokázána jejich vzájemná souvislost. Provedené experimenty prokázaly vzájemnou souvislost mezi stupněm konverze oxidů železa na kovové železo a obsahem pojiva i teplotě výdrže. Přítomnost pojiva rovněž ovlivnila množství vznikajícího odpadního plynu. Faktorová analýza na smíšených datech (FAMD) dokázala, že zjištěné koncentrace uhlovodíků (methanu, ethanu, ethenu, propanu, propenu, butanu, isobutanu, isobutenu, buta 1,3-dienu) jsou mezi sebou ve vzájemném vztahu (mimo ethyn) a že koncentrace vyšších uhlovodíků a vodíku jsou v nejtěsnějším vztahu s použitými pojivy. Naopak sledované koncentrace ethynu, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého nejsou ve vztahu s použitým pojivem. FAMD neprokázala přímý vliv zvolené konečné teploty termické úpravy na množství vznikajících uhlovodíků, vodíku, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého. Rovněž byl prokázán vliv pojiva na obsah PAHs.

Abstract:

Thesis deals with the topic of choice and characterization of applicable binders in the industrial manufacture of briquettes with suitable mechanical properties. At the same time, it is focused on the effect of the amount of the selected binders in the briquettes (Unipret starch, Portland cement) on the iron oxides reduction in the waste materials under study – blast furnace sludge and converter sludge – depending on retention time during the thermal treatment in laboratory (900, 1000, 1100 °C). Moreover, study was conducted on the effect of the binder on the volume and composition of the waste gas originating during the thermal treatment as well as the possible impact of this gas on the environment. In order to find the relationships in the data, the data were assessed using multivariate analyses. Conducted experiments proved relationship between the degree of iron oxide to metal iron conversion and the amount of the binder as well as the retention temperature. The presence of the binder influenced the amount of the produced waste gas as well. Factorial analysis on mixed data proved that the observed concentrations of the hydrocarbons (methane, ethane, ethene, propane, propene, butane, isobutane, isobutene, buta-1,3-diene) are positively correlated with each other (all apart from ethyne) and that the concentration of the hydrocarbons and hydrogen are in close association with the applied binder. On the other hand, observed concentrations of ethyne, carbon dioxide and carbon monoxide were not influenced by the binder used. FAMD did not prove any direct effect of the chosen final temperature of the thermal treatment on the amount of the produced hydrocarbons, hydrogen, carbon dioxide and carbon monoxide. The effect of the choice of the binder on the amount of PAHs was also observed.

Keywords

recyklace, metalurgické odpady, briketace, termická úprava, odpadní plyn

Keywords

recycling, metallurgical wastes, briquetting, thermal treatment, waste gas

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 9. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 20. 10. 2016
• Supervisor: Jana Seidlerová
• Reader: Petr Martinec, Karel Malaník, Vladimír Tomášek

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Chemická metalurgie