Μελέτη αργιλιοθερμικής αναγωγής βωξιτικών καταλοίπων για την παραγωγή υλικών τσιμεντοβιομηχανίας

Παπαναστάση, Σοφία; Papanastasi, Sofia

dc.contributor.author	Παπαναστάση, Σοφία	el
dc.contributor.author	Papanastasi, Sofia	en
dc.date.accessioned	2022-09-01T09:08:09Z
dc.date.available	2022-09-01T09:08:09Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55567
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23265
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αργιλιοθερμική αναγωγή	el
dc.subject	Βωξιτικά κατάλοιπα	el
dc.subject	Ασβεστοαργιλικά τσιμέντα	el
dc.subject	Θερμοδυναμικοί υπολογισμοί	el
dc.subject	Ανακύκλωση παραπροϊόντος,	el
dc.subject	Aluminothermic reduction	en
dc.subject	Bauxite residue	en
dc.subject	Calcium aluminate cements	en
dc.subject	Thermodynamic calculations	en
dc.subject	Recycling of by-product	en
dc.title	Μελέτη αργιλιοθερμικής αναγωγής βωξιτικών καταλοίπων για την παραγωγή υλικών τσιμεντοβιομηχανίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλουργία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-17
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη αργιλιοθερμικής αναγωγής βωξιτικών καταλοίπων για την παραγωγή υλικών τσιμεντοβιομηχανίας. Αφορμή για τη συγκεκριμένη μελέτη υπήρξε η τεράστια ποσότητα (περίπου 150Mtn/χρόνο) των βωξιτικών καταλοίπων που παράγεται από τη Μέθοδο Bayer για την παραγωγή αλουμινίου, εκ της οποίας επαναχρησιμοποιείται ένα πολύ χαμηλό ποσοστό περίπου 8%. Ταυτόχρονα, ένα μείζον ζήτημα που ταλανίζει τα κράτη παγκοσμίως είναι η αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη που συνδέεται άμεσα με την αύξηση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα. Από την άλλη, η παραγωγή τσιμέντου αποτελεί μία από τις πιο ρυπογόνες δραστηριότητες που αντιστοιχεί στο 8% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Στο πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας και βιωσιμότητας, απαιτείται η αξιοποίηση των βωξιτικών καταλοίπων και η χρήση εναλλακτικών πρώτων υλών για την παραγωγή τσιμέντου. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η αργιλιοθερμική αναγωγή των βωξιτικών καταλοίπων σε επαγωγικό φούρνο. Στα πειράματα προστίθενται σκόνη αλουμινίου (Al) ως αναγωγικό μέσο και σκόνη οξειδίου του ασβεστίου (CaO) ως συλλίπασμα. Η χρήση των δύο αυτών υλικών στοχεύει στην τροποποίηση της ορυκτολογικής και χημικής σύστασης των βωξιτικών καταλοίπων για την παραγωγή μίας σκωρίας που θα μπορέσει να αποτελέσει πρώτη ύλη για την παραγωγή ασβεστοαργιλικών τσιμέντων. Αφού ολοκληρωθεί η αναγωγή στον επαγωγικό φούρνο, το υλικό τοποθετείται σε φούρνο αντιστάσεων για καλύτερο διαχωρισμό μετάλλου – σκωρίας. Το προϊόν της αναγωγής, αφού λειοτριβηθεί, προχωρά στο στάδιο του υγρού μαγνητικού διαχωρισμού και έπειτα στο στάδιο της διήθησης. Μέσω του θερμοχημικού λογισμικού FactSage πραγματοποιήθηκαν θερμοδυναμικοί υπολογισμοί προκειμένου να προσδιοριστεί η περιοχή, με τη βοήθεια του τριμερούς διαγράμματος CaO – Al2O3 – SiO2, στην οποία δημιουργούνται οι απαιτούμενες για τα ασβεστοαργιλικά τσιμέντα φάσεις της σκωρίας. Στη συνέχεια, οι βέλτιστες προσθήκες αναγωγικού μέσου και συλλιπάσματος (16wt% Al, 18wt% Al, 15wt% CaO, 25wt% CaO, 35wt% CaO) προσδιορίστηκαν μέσω του στατιστικού μοντέλου JMP για την ελαχιστοποίηση του αριθμού των πειραμάτων. Ο χαρακτηρισμός των προϊόντων διεξήχθη με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και φθορισμό ακτίνων Χ (XRF). Έτσι, προσδιορίστηκε η ορυκτολογική και χημική ανάλυση της σκωρίας και της μεταλλικής φάσης που προέκυψε από κάθε πείραμα. Συνολικά, είχε προβλεφθεί πλήρης ανάκτηση του σιδήρου βάσει των θερμοδυναμικών υπολογισμών, αφού η προσθήκη του αναγωγικού μέσου, αλουμινίου, σε όλα τα πειράματα υπερέβη το στοιχιομετρικά απαιτούμενο. Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι ο διαχωρισμός ήταν ικανοποιητικός για την παραγωγή μίας ασβεστοαργιλικής σκωρίας, αλλά όχι το ίδιο επιτυχής για την αξιοποίηση του παραγόμενου σιδήρου σε οικονομικά εκμεταλλεύσιμα προϊόντα. Οι σκωρίες με προσθήκη 15wt% CaO, έχοντας ως κύρια ορυκτολογική φάση το monocalcium aluminate (CA), μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο του ciment fondu, του πιο κοινού τύπου ασβεστοαργιλικών τσιμέντων, ενώ οι σκωρίες με προσθήκη 35wt% CaO, έχοντας ως κύρια ορυκτολογική φάση το μαγιενίτη (C12A7), παρουσιάζουν αυξημένη δραστικότητα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλους τύπους ασβεστοαργιλικών τσιμέντων.	el
heal.advisorName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπαευθυμίου, Σπυρίδων	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλουργίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	66 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false