University of Oulu

Jauhettujen kivihiilten ominaisuuksien vaikutus hiilipölyn valmistettavuuteen ja injektoitavuuteen

Saved in:
Author: Pikkuaho, Juha1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Process Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 4.3 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201512032205
Language: Finnish
Published: Oulu : J. Pikkuaho, 2015
Publish Date: 2015-12-08
Physical Description: 97 p.
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Fabritius, Timo
Reviewer: Fabritius, Timo
Haapakangas, Juho
Mattila, Olli
Description:

Tiivistelmä

Työ on tehty SSAB Raahen tehtaalla masuunien injektioon käytettävien kivihiilten kartoittamiseksi. Työn kokeellisessa osassa verrataan raudanvalmistuksessa käytettäviä matalasti haihtuvien, bitumisten jauhettujen kivihiilten valmistettavuuteen ja injektioon vaikuttavia ominaisuuksia. Työn teoriaosassa käsitellään jauhettujen kivihiilten ominaisuuksien vaikutusta injektioon, ja injektiota edeltäviin prosesseihin: hihnakuljettamiseen, jauhamiseen, siiloissa varastoimiseen, pneumaattiseen kuljetukseen ja luokitukseen. Teoriaosassa käsitellään lisäksi prosessilaitteiden toimintaa ja kivihiilen käsittelyssä esiintyviä ongelmia.

Kivihiilen jauhautumiseen vaikuttavat mineraalit voidaan jakaa neljään ryhmään. Kvartsi, ei-savimaiset silikaatit ja muut oksidit ovat kivihiilen kovia mineraaleja ja laskevat HGI arvoa. Savi ja sulfaatit ovat pehmeimpiä mineraaleja, jotka nostavat HGI arvoa. Matalasti haihtuvat kivihiilet ovat yleensä pehmeitä kivihiiliä, joiden HGI arvo on n. 80. Hyvän jauhautuvuuden lisäksi matalasti haihtuvilla kivihiilillä saavutetaan parempi koksin korvaussuhde injektiomäärän ollessa n. 170 kg/tHM johtuen kivihiilten korkeasta energiapitoisuudesta.

Raakakivihiilen varastoinnissa siilossa kosteuspitoisuuden, ylittäessä 18 %:a, kivihiilen virtaavuus heikkenee. Jauhetun ja kuivatun kivihiilen virtaavuus siilossa on korkeimmillaan keskimääräisen partikkelikoon ollessa 80 um. Partikkeleiden kokojakauman hajonnan ollessa pientä kivihiilet virtaavat vapaasti, tukkeumien syntyminen siilossa on vähäistä hajonnan ollessa pienempi kuin 1 %.

Kivihiilten jauhamiskokeissa testattiin viiden kivihiilen jauhautumista: Foxleigh Premium, KS-LOT5, Capricorn, SSOMSSH-Lot 4 ja Glencore Bachatsky. Kivihiilinäytteet jauhettiin pyörittämällä metallisylinteriä. Jauhetut näytteet seulottiin ja jauhamistulokset muodostettiin seulonnan tuloksista.

Hiilijauheiden virtausmittauskokeiden virtausenergioiden mittausten perusteella pienellä hajonnalla on positiivinen vaikutus virtaavuuteen. Virtausenergian suurempiin AR-arvoihin jauhepedissä vaikuttavat pienempi koheesio ja partikkeleiden mekaaninen vastus, tai ainoastaan toinen pedin ominaisuuksista. Jauheiden leikkausjännityskokeessa pienellä koheesiolla, rajoittamattomalla myötörajalla ja pienellä sisäisellä kitkalla on myönteinen vaikutus virtaavuuteen. Kivihiilten koheesioon vaikuttavat näytteiden partikkelikoko ja -muoto.

Haihtuvuuskokeissa testataan viiden kivihiilen haihtumiskäyttäytymistä: Foxleigh Premium, Capricorn, KS-LOT 5, SSAB ja SSOMSSH Lot 5. Haihtuvuuskokeiden perusteella kivihiilen haihtuvat jakeet voivat sisältää hiilivetyjä, jotka haihtuvat kivihiilistä 26–567,8 °C. Suurin osa hiiliyhdisteistä haihtuu alle 180 °C lämpötilassa. Kokeiden perusteella haihtuvilla jakeilla on 39 erilaista atomilukua. KS-LOT viiden haihtuvien aineiden määrä on testatuista kivihiilistä selvästi matalin.

Jauhamis- ja haihtuvuuskokeen perusteella parhaiten injektioon soveltuva on Foxleigh Premium. Kivihiilten haihtumistehokkuus on vetypitoisuuksien suuruusjärjestyksen mukainen lukuun ottamatta SSAB:n ja KS-LOT viiden tuloksia. Suurella vetypitoisuudella kivihiilen palaminen on tehokasta. Kokeiden tulosten perusteella Foxleigh Premiumin ja SSAB:n hiilipitoisuudet ovat toiseksi ja kolmanneksi korkeimmat. KS-LOT viiden ja Foxleigh Premiumin hiilipitoisuudet ovat selvästi muiden kivihiilten hiilipitoisuuksia korkeammat.

see all

Subjects:
Copyright information: © Juha Pikkuaho, 2015. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.