Tidigare undersökningar av tillsatsmedels inverkan på pelletens egenskaper
vid fortsatt järnframställning har visat att tillsatsmedlens kemiska
sammansättning och förhållandet mellan de olika är av största vikt.
Undersökningar har även gjorts på vilka faser som bildas mellan järnmalmen
och tillsatsmedlet. Under examensarbetets gång har det undersökts hur och
när i processen dessa faser uppkommer.
Sintringsförsök med fyra olika pulverblandningar mellan tillsatsmedel och
järnmalmsslig har utförts i laboratorieskala vid fem olika fasta
temperaturer: 400, 900, 1100, 1200 och 1250°C. Dessa valdes utifrån LKAB:s
befintliga kulsinterprocess i Kiruna och med hjälp av en förstudie där alla
prover genomgick en TG och DTA analys. De tillsatsmedel som användes var
olivin, kalksten och kvartsit. Även ett referensprov bestående av ren slig
från produktionen i Kiruna har använts vid sintringsförsöken.
Efter sintringsförsöken valdes ett prov ut från varje temperatur och
provsammansättning. Fasanalyser genomfördes sedan på dessa prover med hjälp
av svepelektronmikroskopering och röntgendiffraktion. För normala
förhållande i kulsinterprocessen gäller att kulorna efter bränning i kiln
kyls i luft, vilket gör att kulorna kan oxidera ytterligare något och
eventuellt kvarvarande magnetit omvandlas till hematit. Normalt kommer en
viss mängd ooxiderad magnetit att finnas kvar trots luftkylningen. Vid
sintringsförsöken kyldes proverna i luft och då provmängderna var små har
där inte kunnat detekteras några magnetitrester.
I olivinfluxade pellets påskyndar magnesiumoxiden det termiska sönderfallet
av hematit samtidigt som halten magnesiumferrit ökar. Detta leder till att
oxidationen av magnetiten försämras. Tecken på att detta stämmer kan till
viss del skönjas i DTA analysen där oxidationsförloppet för ren magnetit
ligger högre än det för magnetit-olivin blandningen.
Med svepelektronmikroskopet framkom att proverna sintrat dåligt vid de låga
temperaturerna eftersom det är först vid de högre temperaturerna som
tillsatsmedel och gråbergsinnehåll börjar smälta och reagera ordentligt. Vid
400°C var samtliga prover fortfarande i pulverform. Vid 900 och 1100°C hade
proverna sintrat samman till viss del men de var mycket sköra och SEM
undersökningen visade att kontaktytorna mellan slig och tillsatsmedel var
få. Vid 1200 och 1250°C var proverna helt sintrade och tillsatsmedlet hade
smält ut mellan sligkornen vilket lett till ökade kontaktytor och
reaktioner. Med hjälp av punktanalyser kunde en kvantitativ ämnesanalys
göras på valda områden.
Med röntgendiffraktion kunde till viss del de exakta faserna och deras
kemiska sammansättning fastställas. Inga t...
