Grupa Badawcza Procesy Surowcowe
Grupa Badawcza Procesy Surowcowe wchodzi w skład Centrum Technologii Metalurgicznych.
Grupa Badawcza Procesy Surowcowe zajmuje się taką tematyką jak:
- Technologie wytwarzania surówki:
- spiekanie rud żelaza i innych tworzyw metalonośnych
- brykietowanie i grudkowanie metalonośnych materiałów wsadowych
- produkcja surówki
- Technologie wytwarzania stali:
- wytapianie i rafinacja stali w procesach elektrycznych i konwertorowych
- obróbka pozapiecowa stali
- Technologie wytwarzania półwyrobów stalowych:
- odlewanie metodą ciągłą
- odlewanie metodą konwencjonalną, w tym odlewów specjalnych
- Technologie utylizacji odpadów metalonośnych oraz żużlowych produktów ubocznych z procesów metalurgicznych
- Analizy ekonomiczne i finansowe
- Analiza i prognozowanie rozwoju rynków stalowych wyrobów hutniczych.
- Kompleksowe opracowania obejmujące: programy restrukturyzacji, przemysłowe studia wykonalności, bezpośrednie i pośrednie badania rynku, strategie rozwoju przedsiębiorstw, strategie marketingowe.
Badania prowadzone przez Grupę Badawczą Procesy Surowcowe obejmują następujące dziedziny:
- Metalurgia wodorowa
- Specjalistyczne badania właściwości surowców hutniczych:
- badania właściwości termoplastycznych rud, spieku i grudek
- badania właściwości rud, spieku i grudek w warunkach redukcyjnych
- analizy termiczne TG/DTA i TG/DSC umożliwiające rejestrację zmian masy i występujących efektów energetycznych.
- Badania i pomiary termowizyjne
Termowizja, termografia, zdalne badania rozkładu pola temperaturowego, badanie stanu termalnego maszyn i urządzeń, lokalizacja ubytków ciepła, lokalizacja wycieków, diagnostyka instalacji grzewczych, badanie stanu izolacyjności agregatów przemysłowych, ocena stanu wyłożeń ogniotrwałych, badania termowizyjne w przemyśle maszynowym, hutnictwie, energetyce, budownictwie, medycynie etc.
Laboratorium Metalurgii Wodorowej
W 2023 r. zostało utworzone nowe laboratorium zajmujące się metalurgią wodorową.
W laboratorium prowadzone są projekty w ramach programu Horyzont Europa:
- UPGRADING OF LOW-QUALITY IRON ORES AND MILL SCALE WITH LOW CARBON (TRANSZEROWASTE)
Poprawa niskiej jakości rud żelaza i zgorzeliny walcowniczej za pomocą technologii niskoemisyjnych - MAXIMISE H2 ENRICHMENT IN DIRECT REDUCTION SHAFT FURNACES (MAXH2DR)
Maksymalizacja udziału wodoru w piecach szybowych do redukcji bezpośredniej
Nasze laboratoria posiadają nowoczesne wyposażenie badawcze
- Linia do półprzemysłowej symulacji procesu spiekania rud żelaza i odpadów z wykorzystaniem nowatorskiego systemu neutralizacji spalin (LS)
- Stanowisko spiekania
- Instalacja odciągu i odpylania
- Instalacja ATON MOS do neutralizacji gazów odlotowych z linii spiekania
- Bęben Micum
- Przesiewacz wielopokładowy
- Urządzenie zrzutowe do badania wytrzymałości zrzutowej spieków i grudek utwardzonych
- System pomiarowy analizy spalin dla układu spiekania
- Mieszarka turbinowa
- Urządzenie do grudkowania materiałów sypkich o wydajności 3 ton/godz
- Piec metalurgiczny firmy PVA typu VSG 100S (100 kg) do wytapiania stali i stopów
- Próżniowy piec indukcyjny typu VIM LAB 30-75 firmy SECO/WARWICK GROUP
- Piec obrotowy do wypalania materiałów żelazonośnych
- Laboratoryjna instalacja do brykietowania z prasą walcową
- Brykieciarka stemplowa do brykietowania materiałów sypkich o wydajności 120 kg/godz
- Kamery termowizyjne: ThermaCAM PM 595 oraz FLIR SC 660 do badania rozkładu pola temperaturowego
- Analizator termiczny
- Urządzenie Multi-Lab®III
- Przyrząd do pomiaru punktów topliwości popiołów, paliw stałych i żużli
- Pozostałe wyposażenie badawcze:
- Urządzenie do badań własności termoplastycznych rud, spieku i grudek
- Urządzenie do badania reaktywności koksów wobec CO2w temperaturach 900, 1000 i 1100°C
- Urządzenie do badań wytrzymałości koksu w temperaturze 1000°C
- Piece obrotowe o regulowanym kącie nachylenia.
Wybrane patenty:
Opis:
Przedmiotem wynalazku jest sposób pozyskiwania wodoru z gazów węglowodorowych wykorzystywany w wielu dziedzinach techniki, między innymi w produkcji substancji chemicznych, procesach energetycznych i technologicznych oraz do magazynowania energii charakteryzujący się tym, że pozyskiwanie wodoru odbywa się poprzez termiczny rozkład gazu węglowodorowego w roztworze ciekłego żelaza z węglem, w którym węgiel z gazu węglowodorowego rozpuszcza się w żelazie, a uwolniony w procesie rozkładu wodór gazowy oraz gaz poreakcyjny powstały z reakcji węgla z substancją utleniającą są cyklicznie wyprowadzane poza reaktor.
Autorzy:
Niesler M., Mróz J., Stelmach S., Janiszewski S., Pijet Z.
Kategoria: Sposób
Data zgłoszenia: 18.01.2021
Numer zgłoszenia: P.436687
Opis:
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytapiania stali węglowych bezpośrednio z rudy żelaza w jednym reaktorze metalurgicznym, polegający na wprowadzeniu do reaktora przez wdmuchiwanie, miałkich rud żelaza i miałkich topników od góry reaktora oraz reduktora gazowego w postaci mieszaniny wodoru lub mieszaniny wodoru i tlenku węgla i prowadzeniu redukcji tlenków żelaza w fazie ciekłej, przy czym pożądaną, końcową zawartość węgla w stali reguluje się poprzez wprowadzenie takiej ilości węgla bezpośrednio do kąpieli metalowej, która zapewnia osiągnięcie założonego poziomu nawęglenia stali lub przez wprowadzenie do wsadu żelazonośnego określonej ilość reduktora węglowego w postaci koksiku charakteryzujący się tym, że energia cieplna w reaktorze jest generowana w procesie spalania gazu ziemnego tlenem w górnej części reaktora, zaś dostarczony nadmiar gazu ziemnego w stosunku do ilości wynikających ze stechiometrii procesu spalania jest termicznie rozkładany na węgiel i wodór cząsteczkowy zapewniając atmosferę redukcyjną w dolnej części reaktora.
Autorzy:
Niesler M., Mróz J., Stecko J.
Kategoria: Sposób
Data zgłoszenia: 18.01.2021
Numer zgłoszenia: P.436679
Opis:
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób pozyskiwania węgla amorficznego z gazów węglowodorowych wykorzystywany w wielu dziedzinach, między innymi w przemyśle przy produkcji opon samochodowych, smarów, a także pigmentów do wyrobu farb oraz do barwienia i fotostabilizacji tworzyw sztucznych, tuszów drukarskich, a także jako który składnik materiałów wybuchowych i materiałów ogniotrwałych, który charakteryzuje się tym, że odbywa się poprzez trwałą separację metodami mechanicznymi składowych wyprowadzanej poza reaktor zawiesiny wodorowo—węglowej powstałej w wyniku termicznego rozkładu gazu reakcyjnego wprowadzanego do ciekłego roztworu żelaza z węglem przesyconego węglem powyżej wartości 6,67% m/m.
Autorzy:
Niesler M., Mróz J., Stelmach S., Janiszewski S., Pijet Z.
Kategoria: Sposób
Data zgłoszenia: 30.03.2021
Numer zgłoszenia: P.437501
Wybrane projekty badawcze:
Projekt badawczy dofinansowany z dotacji celowej przyznawanej przez Prezesa Centrum Łukasiewicz.
Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza realizuje projekt, dofinansowany ze Środków Budżetu Państwa pt.: „Rodzina urządzeń pomiarowych do oceny jakości i efektywności energetycznej surowców metalurgicznych”
Projekt dofinansowany z Centrum Łukasiewicz w ramach dotacji celowej.
Kierownik prac realizowanych w Łukasiewicz – IMŻ: dr inż. Janusz Stecko
Okres realizacji: 05.10.2020 – 30.06.2022
Dofinansowanie zadań Łukasiewicz – IMŻ: 424 124 zł
Całkowita wartość projektu: 2 731 250 zł
Opis zadania:
Celem zakresu prac zaplanowanych w projekcie są badania walidacyjne prototypu stanowiska do oznaczania redukcyjności rud żelaza i ich spieków w warunkach pracy znamionowej, mających na celu potwierdzenie parametrów metrologicznych, założeń konstrukcyjnych i powtarzalności uzyskiwanych wyników oznaczeń wskaźników redukcyjnych tworzyw metalurgicznych.
Streszczenia publikowane w „Journal of Metallic Materials”
- Borecki Mariusz, Różański Piotr, Stecko Janusz: Opracowanie oprogramowania do bilansowania masy i energii nowoczesnego łukowego pieca elektrycznego, Journal of Metallic Materials, 2021, t. 73, nr 4, s. 15–19
- Stecko Janusz, Niesler Marian: Ocena możliwości zbrylania drobnych frakcji koksiku do procesu spiekania rud żelaza. Journal of Metallic Materials, 2021, t. 73, nr 4, s. 31–33
- Szypuła Ireneusz, Różański Piotr, Stecko Janusz, Zdonek Bogdan: Analiza podstaw kinetyki i termodynamiki procesu odcynkowania odpadów w spiekanej warstwie mieszanki spiekalniczej, Journal of Metallic Materials, 2021, t. 73, nr 4, s. 42–45
Wybrane publikacje:
Streszczenie: W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczące wykorzystania karbonizatu z odpadowej biomasy w charakterze zamiennika części paliwa stałego, którym w procesie spiekania rud żelaza jest głównie koksik. Badania te prowadzono na instalacji do fizycznej symulacji procesu spiekania, która umożliwia również zawracanie spalin do procesu. W badaniach szczególną uwagę skierowano na analizę właściwości gazów odlotowych, przy równoczesnym zawracaniu tych gazów do procesu. Na podstawie wcześniejszych doświadczeń ustalono optymalny udział karbonizatu z biomasy w sumie paliwa, który nie powoduje pogorszenia parametrów procesu spiekania oraz właściwości spieku. Stwierdzono, że stosowanie biomasy poddanej karbonizacji polepsza właściwości redukcyjne spieku oraz korzystnie wpływa na jego wytrzymałość. Równocześnie zaobserwowano, że ilość powstających CO2 i NOx oraz CO i CH4 przy stosowaniu karbonizatu była wyższa w porównaniu ze stosowaniem wyłącznie koksiku jako paliwa. Aby wyeliminować ten niepożądany wpływ karbonizatów na parametry spalin, zaplanowano badania na instalacji spiekania z zawracaniem spalin do procesu spiekania. Podczas prób spiekania prowadzono pomiary właściwości gazów odlotowych z wykorzystaniem stacjonarnych analizatorów spalin przed odpylaniem i w kominie. Prowadzono również pomiar lotnych związków organicznych. Na postawie tych pomiarów określono wpływ zastosowania karbonizatu z biomasy odpadowej na właściwości spalin oraz na podstawowe parametry procesu spiekania. Nie uzyskano spodziewanego obniżenia emisji niepożądanych związków w gazach odlotowych z procesu, przy stosowaniu stałego 15% udziału karbonizatu z biomasy, przy równoczesnym, stopniowym zwiększaniu zawracanych gazów odlotowych do procesu do 45%.
Słowa kluczowe: proces spiekania, karbonizat, emisje do środowiska, recykling spalin
Materials Science and Welding Technologies 2023, 67 (5-6)
Publikacje w recenzowanych czasopismach z listy filadelfijskiej Instytutu Informacji Naukowej ISI Master Journal List (2022):
- Niesler Marian, Stecko Janusz, Łabaj Jerzy, Smagór A., Blacha L.: Application of waste anthracite dust in the process of copper matte smelting, Metalurgija, t. 61, wydanie 1, s. 273–276, styczeń 2022
- Niesler Marian, Stecko Janusz, Łabaj Jerzy, Smagór A. Blacha L., Smalcerz A.: Application of anthracite dust in the processing of steel dusts, Metalurgija, t. 61, wydanie 1, s. 244–246, styczeń 2022