Steel is used worldwide and there are demands for an increase in current production. The problem emerges because steel and iron-making industries release vast amounts of CO2 and need to be more environmentally sustainable. Therefore, hydrogen-induced fluidized beds are an interesting alternative to blast furnaces for reduction due to their low, if not non-existent, CO2 release. There are, however, some aspects regarding fluidization that need to be further researched to make fluidized beds an economically and environmentally viable alternative. This study aimed to investigate how certain properties affect the fluidization process, including particle size of the iron ore fines, gas mixtures, temperature and pressure. The minimum fluidization velocity is investigated using two modelling approaches, by Ergun and Wen & Yu. It is found that when the commonly found values for sphericity and voidage were applied to the modelling by Ergun, it did not match the cold experiments of iron ore fines by Reifferscheid. A higher value for voidage and a lower value in sphericity produced more accurate results, however, only two types of iron ore fines were used and additional experiments need to be conducted to generalise this assumption. It is also found that temperature greatly affects the minimum fluidization velocity while the influence of pressure is less significant. Additionally, the impact of the sticking phenomenon is discussed as it is a major part relating to the reduction of iron ore fines in a fluidized bed. This study concluded that there are several aspects that need to be investigated when optimising the reactors to find the most effective operating conditions. / Stål används världen runt och kraven för tillverkning ökar dagligen. Ett problem som framstår är att stål- och järnproducerande industrier släpper ut stora mängder koldioxid och behöver därmed bli mer miljömässigt hållbara. Således är vätgasreduktion via fluidiserade bäddar ett intressant alternativ gentemot masugnen tack vare dess låga, om inte försumbara, CO2 utsläpp. Det finns dock vissa aspekter angående fluidisering som behöver ytterligare forskning för att göra processen ekonomiskt och miljömässigt hållbar. Denna studie siktar på att undersöka hur några aspekter påverkar fluidiseringsprocessen, däribland ingår partikelstorlek för det finkrossade järnet, gasblandning för fluidiserande gas, temperatur och tryck. Den minsta hastigheten på gasflödet för fluidisering undersöktes med hjälp av modelleringar av Ergun och Wen & Yu. När litteraturvärden för sfäricitet och tomrum i bädden används är det uppenbart att dessa modelleringar inte passar experiment gjorda i kalla förhållanden på järnmalm av Reifferscheid. Ett högre värde för tomrum i bädden och ett lägre värde för sfäricitet producerar mer precisa resultat. Däremot behöver fler experiment på järnmalm utföras för att få mer tillförlitliga resultat. Utöver det så konstaterades det att temperatur har en stor påverkan på den minsta hastigheten för gasflödet medan tryck har en märkbart mindre påverkan. Till sist diskuteras inverkan av agglomerering och reduktionen av järnmalm i en fluidiserad bädd. Denna studie sammanfattar att det finns många olika aspekter som behöver undersökas och tas i hänsyn till när driftförhållanden för reaktorerna optimeras för att göra processen så effektiv som möjligt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-331272 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Käck, Joakim, Uhlin, Sebastian |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:145 |
Page generated in 0.0017 seconds