Κατανόηση του μηχανισμού ηλεκτρoανάκτησης σιδήρου από πυκνούς πολφούς NaOH/καταλοίπων βωξίτη

Σακελλαρίου, Αλέξιος; Sakellariou, Alexios

dc.contributor.author	Σακελλαρίου, Αλέξιος	el
dc.contributor.author	Sakellariou, Alexios	en
dc.date.accessioned	2020-12-06T08:10:35Z
dc.date.available	2020-12-06T08:10:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52298
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19996
dc.rights	Default License
dc.subject	Ηλεκτροχημεία	el
dc.subject	Βωξιτικά κατάλοιπα	el
dc.subject	Μεταλλουργία Αλουμινίου-Σιδήρου	el
dc.subject	Ηλεκτρόλυτικό κελί	el
dc.subject	Electrochemistry	en
dc.subject	Electrowinning of iron	en
dc.subject	Bauxite residues	en
dc.subject	Electrolyte concentration	en
dc.subject	Current efficiency	en
dc.subject	Απόδοση ρεύματος	el
dc.title	Κατανόηση του μηχανισμού ηλεκτρoανάκτησης σιδήρου από πυκνούς πολφούς NaOH/καταλοίπων βωξίτη	el
dc.title	Understanding the electrowinning mechanism of iron from dense pulps of NaOH/Bauxite residues	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο Πυρομεταλλουρίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλουργία	el
heal.classification	Metallurgy	en
heal.classification	Ηλεκτροχημεία	el
heal.classification	Electrochemistry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-20
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη και η κατανόηση του μηχανισμού ηλεκτροχημικής αναγωγής σιδήρου χαμηλής θερμοκρασίας σε στερεά κατάσταση από έντονα αλκαλικούς πολφούς καταλοίπων βωξίτη (Low Temperature Electrolysis – LTE). Αποτελεί συνέχεια μίας νέας καινοτόμου μεθόδου εξαγωγής ακατέργαστου σιδήρου από κατάλοιπα βωξίτη, παραπροϊόν παραγωγής αλουμίνας με τη μέθοδο Bayer. Κύριος στόχος της Διπλωματικής εργασίας είναι η βελτιστοποίηση της μεθόδου ηλεκτροανάκτησης σιδήρου από μεταλλουργικά παραπροϊόντα, ως ένα νέο τρόπο παραγωγής σιδήρου που να μπορεί να εφαρμοστεί βιομηχανικά για την σημαντική ελάττωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα με σημαντική μείωση στη κατανάλωση ενέργειας. Η αρκετά μεγάλη περιεκτικότητα σε οξείδιο του σιδήρου (40% περιεχόμενος Fe2O3) καθώς και σε άλλα πολύτιμα μέταλλα που περιέχονται στα κατάλοιπα βωξίτη, τα καθιστούν μία υψηλής προτεραιότητας πηγή αξιοποίησης αν αναλογιστούμε και τις τεράστιες ποσότητες ερυθράς ιλύος που παράγονται ετησίως. Οι πειραματικές διεργασίες πραγματοποιήθηκαν σε αυτοσχέδιο ηλεκτρολυτικό κελί τριών ηλεκτροδίων σε σειρά (CE-WE-CE vs RE). Πιο συγκεκριμένα, αναλύθηκε σε βάθος ο μηχανισμός ηλεκτροανάκτησης σιδήρου υπό την επίδραση διαφορετικών παραμέτρων λειτουργίας, σε τρεις διαφορετικές συγκεντώσεις ηλεκτρολύτη ΝaOH 40,50 και 60% κ.βάρος και σε ένα εύρος θερμοκρασιών 70-150°C, στην απόδοση ρεύματος του κελιού, ασκώντας σταθερό ρεύμα -0.125Α, 500rpm ρυθμού ανάδευσης και 10% κ.β. πυκνότητα πολφού σε στερεά κατάλοιπα βωξίτη. Μετά τον υπολογισμό των αποδόσεων ρεύματος με το νόμο του Faraday, τα αποτελέσματα ήταν μέτρια με αποδεκτά για τον ηλεκτρολύτη 50% κ.β. σε NaOH πετυχαίνοντας απόδοση ρεύματος 71.5%, με τις αποδόσεις στους ηλεκτρολύτες 40% και 60% όμως να μην είναι τόσο ικανοποιητικά (22.5% και 49.5%). Με περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης ρεύματος, η συγκεκριμένη μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία ως μία πιο οικονομική και φιλικά προσιτή στο περιβάλλον μέθοδο παραγωγής σιδήρου.	el
heal.abstract	The aim of the present Diploma Thesis is to study and understand the mechanism of low-temperature electrochemical reduction of iron oxide to iron in a strongly alkaline solution of bauxite residues (Low Temperature Electrolysis – LTE). Though it is a continuation of a new innovative method of extracting crude iron from bauxite residues, a by-product of alumina production with the Bayer process, there was made a significant progress for its optimization . In other words, the main goal is to optimize the electrowinning of iron from metallurgical by-products, as a new way of producing crude iron that can be applied industrially to significantly reduce carbon dioxide emissions with significant reduction in energy consumption. The fairly high content of iron oxide (40 wt % Fe2O3) as well as other precious metals contained in bauxite residues, makes them a high-priority source of utilization if we consider the huge amounts of red mud produced annually. The experimental processes were performed on an electrolytic cell of 3 plane parallel electrodes (CE-WE-CE vs RE). More specifically, the electrowinning mechanism of iron was analyzed in depth under the influence of different operating parameters, a temperature range of 70-150°C and the electrolyte concentration 40,50 and 60 wt% NaOH to the cell efficiency, applying a constant current of -0.125A and stirring rate of 500rpm to a 10 wt% pulp density in solid bauxite residues. After calculating the current efficiency with Faraday's law, the experimental results were fair for the electrolyte 50 wt% achieving a current efficiency of 71.5%. The efficiency at the electrolytes 40% and 60% were not so satisfying, being respectively 22.5% and 49.5%. It seems that with further improving current efficiencies, this process may open a new economical and environmentally friendly route with little to no GHG emissions for the industrial production of iron from red mud in alkaline media.	en
heal.advisorName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Panas, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Πασπαλιάρης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Ταξιάρχου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Panias, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Paspaliaris, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Taxiarchou, Maria	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	95 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false