Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc trưng và quang phổ Mössbauer của xỉ thép sinh ra trong lò nồi tại nhà máy thép SIDERPERU
Tóm tắt
Ngành công nghiệp thép sản xuất một lượng lớn xỉ từ các giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất thép mỗi năm. Hiện tại, có nhiều nỗ lực để tái chế hoặc sử dụng xỉ trong một số lĩnh vực công nghiệp khác và bảo vệ môi trường. Tính chất của xỉ phụ thuộc vào quy trình sản xuất thép và việc nắm bắt thông tin này là rất quan trọng trước bất kỳ sự cố gắng nào trong việc tái chế. Trong công trình này, mẫu xỉ được sản xuất trong lò nồi tại nhà máy thép SIDERPERU đã được thu thập và phân tích bằng cách sử dụng phương pháp phát xạ tia X phân tán năng lượng (EDX), nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ phát xạ tia X (XRF), máy đo từ SQUID và quang phổ Mössbauer. Phân tích hóa học thu được từ EDX và XRF chỉ ra rằng thành phần nguyên tố chính của vật liệu là Fe, Ca, Si và Cr. XRD xác định rằng các nguyên tố này nằm trong các pha: FeO, Fe3O4, α-Fe2O3, Ca2SiO4, và Ca2,32Mn0,68SiO7. Các phép đo từ kế gợi ý rằng sự chuyển tiếp Verwey cho magnetite và sự chuyển tiếp Morin cho hematite bị che khuất bởi sự hiện diện của các pha siêu từ tính. Quang phổ Mössbauer cho thấy hai cặp liên kết liên quan đến các ion Fe2+ và Fe3+ với các thông số siêu tinh thể thuộc về wustite không tỉ lệ. Ngoài ra, sự hiện diện của các trường siêu tinh thể đặc trưng của các pha Fe3O4 và Fe2O3 xác định ở nhiệt độ phòng xác nhận phân tích từ tính. Phân tích mẫu được sử dụng trong công trình này tiết lộ các chi tiết liên quan đến quy trình chế tạo thép và có ích cho các nỗ lực tái chế sau này.
Từ khóa
#xỉ thép #đặc trưng xỉ #quang phổ Mössbauer #nhà máy thép SIDERPERU #phân tích hóa học #magnetometry #quy trình sản xuất thépTài liệu tham khảo
Gomes, H.I., Funari, V., Mayes, W.M., Rogerson, M., Prior, T.J.: Recovery of Al, Cr and V from steel slag by bioleaching: Batch and column experiments. J. Environ. Manag. 222, 30–36 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.05.056
Parron-Rubio, M.E., Perez-García, F., Gonzalez-Herrera, A., Rubio-Cintas, M.D.: Concrete properties comparison when substituting a 25% cement with slag from different provenances. Materials (Basel). 11, 1–13 (2018). https://doi.org/10.3390/ma11061029
Pellegrino, C., Faleschini, F.: Electric arc furnace slag concrete. Green Energy Technol. 0, 77–106 (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-319-28540-5_4
Mombelli, D., Mapelli, C., Gruttadauria, A., Baldizzone, C., Magni, F., Levrangi, P.L., Simone, P.: Analisys of electric arc furnace slag. Steel Res. Int. 83, 1012–1019 (2012). https://doi.org/10.1002/srin.201100259
Espinoza Suarez, S.M., Borja-Castro, L.E., Valerio-Cuadros, M., Bustamane Domínguez, A., Cabrera-Tinoco, H.A., Huaman, E., Valencia-Bedregal, R.A., Zhao, X., Zhang, Y., Zhang, D., Barnes, C.H.W., Valladares, D.L.S., L.: Carbothermal reduction of mill scales formed on steel billets during continuos casting. Hyperfine Interact. 242, 29 (2021). https://doi.org/10.1007/s10751-021-01769-9
Villasante Miranda, A.G., Borja Castro, L.E., Valencia-Bedregal, R.A., Espinoza Suarez, S.M., Valerio-Cuadros, M.I., Bustamante Domínguez, A., Zhao, X., Zhang, Y., Zheng, C., Barnes, C.H.W., Zhang, D., De Los Santos Valladares, L.: Characterization of recycled Q235 steel chips from rolling billet scales. Hyperfine Interact. 242, 34 (2021). https://doi.org/10.1007/s10751-021-01764-0
Wang, G.C.: Ferrous metal production and ferrous slags. Util. Slag Civ. Infrastruct. Constr. 9–33 (2016). https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100381-7.00002-1
Yildirim, I.Z., Prezzi, M.: Chemical, mineralogical, and morphological properties of steel slag. Adv. Civ. Eng. 2011, (2011). https://doi.org/10.1155/2011/463638
Yi, H., Xu, G., Cheng, H., Wang, J., Wan, Y., Chen, H.: An Overview of Utilization of Steel Slag. Procedia Environ. Sci. 16, 791–801 (2012). https://doi.org/10.1016/j.proenv.2012.10.108
Setién, J., Hernández, D., González, J.J.: Characterization of ladle furnace basic slag for use as a construction material. Constr. Build. Mater. 23, 1788–1794 (2009). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.10.003
Sáez-De-Guinoa Vilaplana, A., Ferreira, V.J., López-Sabirón, A.M., Aranda-Usón, A., Lausín-González, C., Berganza-Conde, C., Ferreira, G.: Utilization of Ladle Furnace slag from a steelwork for laboratory scale production of Portland cement. Constr. Build. Mater. 94, 837–843 (2015). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.075
Manso, J.M., Ortega-López, V., Polanco, J.A., Setién, J.: The use of ladle furnace slag in soil stabilization. Constr. Build. Mater. 40, 126–134 (2013). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.079
Skaf, M., Ortega-López, V., Fuente-Alonso, J.A., Santamaría, A., Manso, J.M.: Ladle furnace slag in asphalt mixes. Constr. Build. Mater. 122, 488–495 (2016). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.085
Hechavarría, R., López, G.: Fundamentals of Steelmaking by E. T. Turkdogan. J. Chem. Inf. Model. 53, 1689–1699 (2013). https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Menad, N.E., Kana, N., Seron, A., Kanari, N.: New eaf slag characterization methodology for strategic metal recovery. Materials (Basel). 14, (2021). https://doi.org/10.3390/ma14061513
Ter Teo, P., Zakaria, S.K., Salleh, S.Z., Taib, M.A.A., Sharif, N.M., Seman, A.A., Mohamed, J.J., Yusoff, M., Yusoff, A.H., Mohamad, M., Masri, M.N., Mamat, S.: Assessment of electric arc furnace (EAF) steel slag waste’s recycling options into value added green products: A review. Metals (Basel). 10, 1–21 (2020). https://doi.org/10.3390/met10101347
Chen, C.J., Chiang, R.K., Lai, H.Y., Lin, C.R.: Characterization of monodisperse wüstite nanoparticles following partial oxidation. J. Phys. Chem. C. 114, 4258–4263 (2010). https://doi.org/10.1021/jp908153y
Estrader, M., López-Ortega, A., Golosovsky, I.V., Estradé, S., Roca, A.G., Salazar-Alvarez, G., López-Conesa, L., Tobia, D., Winkler, E., Ardisson, J.D., Macedo, W.A.A., Morphis, A., Vasilakaki, M., Trohidou, K.N., Gukasov, A., Mirebeau, I., Makarova, O.L., Zysler, R.D., Peiró, F., et al.: Origin of the large dispersion of magnetic properties in nanostructured oxides: FexO/Fe3O4 nanoparticles as a case study. Nanoscale. 7, 3002–3015 (2015). https://doi.org/10.1039/c4nr06351a
Guntlin, C.P., Ochsenbein, S.T., Wörle, M., Erni, R., Kravchyk, K.V., Kovalenko, M.V.: Popcorn-Shaped FexO (Wüstite) Nanoparticles from a Single-Source Precursor: Colloidal Synthesis and Magnetic Properties. Chem. Mater. 30, 1249–1256 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b04382
García, J., Subías, G.: The Verwey transition - A new perspective. J. Phys. Condens. Matter. 16, (2004). https://doi.org/10.1088/0953-8984/16/7/R01
Özdemir, Ö., Dunlop, D.J., Berquó, T.S.: Morin transition in hematite: Size dependence and thermal hysteresis. Geochemistry, Geophys. Geosystems. 9, (2008). https://doi.org/10.1029/2008GC002110
Benard, J.: The oxidation of metals and alloys. Metall. Rev. 9, 473–503 (1964). https://doi.org/10.1179/mtlr.1964.9.1.473
Gheisari, M., Mozafari, M., Niyaifar, M., Amighian, J., Soleimani, R.: Observation of small exchange bias in defect wüstite (Fe 0.93O) nanoparticles. J. Supercond. Nov. Magn. 26, 237–242 (2013). https://doi.org/10.1007/s10948-012-1821-9
Doriguetto, A.C., Fernandes, N.G., Persiano, A.I.C., Nunes Filho, E., Grenèche, J.M., Fabris, J.D.: Characterization of a natural magnetite. Phys. Chem. Miner. 30, 249–255 (2003). https://doi.org/10.1007/s00269-003-0310-x
Gütlich, P., Eckhard, B., Operario, D., Trautwein X.A,: Mössbauer Spectroscopy and Transition Metal Chemistry. Springer (2017)
Dyar, M.D., Agresti, D.G., Schaefer, M.W., Grant, C.A., Sklute, E.C.: Mössbauer spectroscopy of Earth and planetary materials. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 83–125 (2006). https://doi.org/10.1146/annurev.earth.34.031405.125049
Vandenberghe, R.E., Barrero, C.A., Da Costa, G.M., Van San, E., De Grave, E.: Mössbauer characterization of iron oxides and (oxy)hydroxides: The present state of the art. Hyperfine Interact. 126, 247–259 (2000). https://doi.org/10.1023/A:1012603603203
Liu, M., Li, H., Xiao, L., Yu, W., Lu, Y., Zhao, Z.: XRD and Mössbauer spectroscopy investigation of Fe2O 3-Al2O3 nano-composite. J. Magn. Magn. Mater. 294, 294–297 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2004.12.026
Nininger Jr., R.C., Schroeer, D.: Mossauer Studies of the Morin Transition in Bulk and Microcrystalline alpha-Fe2O3. J. Phys. Chem. Solids. 39, 137–144 (1978)
Grenier, J.C., Menil, F., Pouchard, M., Hagenmuller, P.: Mössbauer resonance studies in the CaTiO3Ca2Fe2O5 system. Mater. Res. Bull. 13, 329–337 (1978). https://doi.org/10.1016/0025-5408(78)90011-9
Gunstone, F.D.: Mössbauer Mineral Handbook. (2011)