Karaktärisering av två typer av restproduktbriketter genom laboratorieförsök och utvärdering av driftförsök
Sedan 1993 har kallbundna restproduktsbriketter tillförts masugnarna vid SSAB Tunnplåt AB i Luleå. De ersätter en del järnbärare, slaggbildare, koks och kol, men medför också en något ökad slagg- och stoftmängd. Restprodukter som vanligtvis briketteras är hyttsot, filterstoft, brikettfines, LD- grovkorn, fines från stålskrot och avsvavlingsskrot. Brikettfabriken körs nu i det närmaste på maximal kapacitet men det har gjorts försök att injicera hyttsot direkt via formorna i masugn. Kontinuerlig injektion av hyttsot skulle medföra en möjlighet att genom brikettering recirkulera andra restprodukter. SSAB utreder därför hur ersättningsmaterial för hyttsot kan inverka på briketternas egenskaper och deras processpåverkan. Under hösten 2002 producerades det tillfälligt en ny brikettsort där hyttsotet ersatts med glödskal. Briketter med den alternativa sammansättningen har på försök chargerats i Masugn 3 under en vecka. I detta arbete granskas och jämförs briketten innehållande glödskal och den ordinarie briketten där hyttsot ingår. De metoder som använts är termoanalys, isoterma reduktionsförsök, optisk mikroskopi, svepelektronmikroskop (SEM) med röntgenanalys, pulverröntgendiffraktion (XRD) samt utvärdering av driftsförsöket. Termoanalys användes för få en uppfattning om vad som sker i oreducerade briketter när de utsätts för ökande temperatur, upp till 1200°C. Försöken utfördes i inert miljö så att briketternas självreducerande förmåga skulle kunna undersökas. För att ytterligare studera briketternas reducerbarhet och egenskaper efter upphettning gjordes ugnsförsök, både i inert miljö och i reducerande gasblandning vid 950°C. Genom att i optiskt mikroskop studera och jämföra oreducerade glödskals- och hyttsotsbriketter samt briketter från de isoterma ugnsförsöken erhölls kännedom om förekomst av olika järnoxider och i vilken omfattning dessa reducerats. Med hjälp av SEM kunde grundämnen i brikettproven identifieras. För att få information om kemiska föreningar och förändringar i materialen efter ugnsförsöken utfördes XRD på pulverformigt material från briketter. Med utgångspunkt från data ur SSAB:s processuppföljningssystem MÖSS har driftsförsöket granskats och jämförts med valda referensperioder. Tim- och minutdata har använts men även veckorapporter, materialbalanser, rapporter gällande driftsstörningar mm har studerats. För att statistiskt försöka säkerställa om det förekommer några skillnader mellan försöksveckan och referensperioderna har processanalys utförts med hjälp av Simca-P 7.01. Glödskalsbriketter hade högre densitet och var därmed kompaktare än hyttsotsbriketter. Kolhalten i glödskalsbriketter var låg, 2,5%, jämfört med hyttsotsbriketter vars kolhalt var drygt 14%. Glödskalsbriketter hade hög järnhalt, nära 57% medan hyttsotsbriketter innehöll ungefär 42% järn. Av den totala järnhalten var 41% i metalliskt form i glödskalsbriketten och 53% i hyttsotsbriketten. De vanligaste järnoxiderna i glödskalsbriketter var magnetit och wustit medan hematit dominerande i hyttsotsbriketter. Reduktionsgraden för glödskalsbriketten var låg efter ugnsförsöken i inert miljö men hyttsotsbrikettens självreducerande förmåga var bra. Glödskalsbriketten var också mindre reducerad än hyttsotsbriketten efter ugnsförsök i reducerande gasblandning. Detta berodde på att glödskalsbriketterna innehöll så lite kol. Kol är inte bara ett reduktionsmedel utan åstadkommer också porositet vilket underlättar gastransport i briketten. En annan orsak till glödskalsbrikettens sämre reducerbarhet kan vara att den innehöll mycket magnetit som är svårare att reducera än hematit. Hyttsotsbriketten hade ett överskott på kol och dess reducerbarhet var mycket god. Det var svårt att dra några slutsatser angående glödskalsbriketternas processpåverkan på grund av variationer i driftsförhållanden under fullskaleförsöket. Det kunde dock konstateras att ugnsgången under försöksveckan var ojämn men produktiviteten var hög och det alstrades mindre mängd hyttsot än under referensperioderna.