Evaluation of lumpy iron carriers by image processing

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Stückige Eisenträger werden unterschiedlichen Testverfahren bezüglich ihrer physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften unterzogen. Allerdings sind die Mineralogie und das Gefüge nicht Bestandteil der üblichen Testverfahren, die Aufschluss über das Reduktionverhalten im Hochofen geben. Der Mineralbestand, die Kristallgröße und -form, sowie die Porosität spielen eine entscheidende Rolle bei der Reduktion der stückigen Eisenträger. Der vereinfachte Reduktionsweg ist folgender: Limonit -> Hämatit -> Magnetit -> Wüstit -> metallisches Eisen. Um den Einfluss der mineralogisch-petrographischen Eigenschaften auf die Reduzierbarkeit abzubilden, wurde die Bildverarbeitungssoftware VisuMet entwickelt. Die Grundlage für die Algorithmen sind detaillierte mineralogisch- petrographische Untersuchungen von 20 stückigen Eisenträgern vor und nach einem ISO-4695 Reduktionstest. Acht Eisenerzproben stammen von gebänderten Eisenerzlagerstätten aus Australien, Afrika, Südamerika, China und Indien. Außerdem wurde eine Probe der Lagerstätte Kiruna in Schweden verwendet. Die Eisenerzproben können in drei Gruppen hinsichtlich ihres Modalbestandes an Limonit, Hämatit und Magnetit eingeteilt werden. Eine Gruppe besteht aus Stückerzen mit einem gewissen Anteil an Limonit und Hämatit, eine weitere aus überwiegend hämatitischem Erz und die Probe von Kiruna besteht aus magnetitischem Erz. Die neun untersuchten weltweit gehandelten Pelletproben bestehen vorwiegend aus Hämatit, Magnetit und einer Glasphase. Das Hauptunterscheidungsmerkmal hinsichtlich der Reduzierbarkeit von Pellets ist jedoch die Porengröße. Die zwei untersuchten Sinterproben aus Österreich bestehen aus den Phasen Hämatit, Magnetit, Calcio- und Silizioferrit und Glas. VisuMet verarbeitet Mikrobilder der polierten Anschliffe der Proben und liefert neben dem Modalbestand auch eine Simulation der fortschreitenden Reduktion anhand eines Schalenabbaumodells mittels Danielsson Algorithmus. Es berechnet für Eisenerzproben eine charakteristische Flächenabbaukurve und für Pelletproben eine statistische Auswertung der Porengröße > 2 µm. Diese Auswertungen wurden mit den Ergebnissen der ISO-4695 Reduktionstests der Proben verglichen. Es stellte sich heraus, dass Stückerze mit einem hohen Anteil an Limonit schneller reduzieren als reine Hämatit- und Magnetiterze. Die Rate des Flächenabbaus der Stückerzproben korreliert mit der Rate des Gewichtsverlustes beim Reduktionstest mit 92 %. Der mittlere äquivalente Porendurchmesser der Pelletproben korreliert mit einem Bestimmtheitsmaß von 91 % mit der Zeit, die für das Erreichen von 80 % Reduktionsgrad benötigt wird. Die Reduktionsrate hingegen korreliert nur zu 67 % mit dem mittleren Porendurchmesser. Die Phasenklassifizierung und -quantifizierung mittels VisuMet wurde mit einer händischen Punkteauszählung von sechs Anschliffen gegenübergestellt. Der Modalbestand stimmt zu 99 % überein.

Details

Titel in ÜbersetzungBewertung stückiger Eisenträger mittels Bildverarbeitung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2018