Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Theatrical science --- Scandinavian literature

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

De verwerking van zinkhoudende residu’s vormt een belangrijke duurzaamheidskwestie voor de metallurgische en ruimere gemeenschap aangezien deze materialen aanleiding kunnen geven tot milieuproblemen en problemen i.v.m. het gebrek aan opslagruimte. Belangrijke bronnen van deze materialen zijn residu’s van de neutrale loging afkomstig van de zinkindustrie, alsook vliegassen afkomstig van elektrische boogovens voor het herinsmelten van staalschroot. De ontwikkeling van technologieën die een technische en economische oplossing bieden voor de verwerking van deze materialen blijft tot op vandaag een probleem. Een van de technologieën die tegenwoordig gebruikt worden voor de verwerking van zinkhoudende residu’s is het zinkvervluchtigingsproces en is gebaseerd op de reductie en verdamping van zink uit een gesmolten slakkenbad. Het zinkvervluchtigingsproces kan een technische en economische oplossing bieden voor de behandeling van zinkhoudende residu’s indien het goede zinkvervluchtiging realiseert. Op basis van industriële ervaring en uitvoerig wetenschappelijk onderzoek blijkt dat hoge procestemperaturen van ongeveer 1350 °C, lage zuurstofpartieeldrukken en goede menging van het slakkenbad essentieel zijn voor het behalen van goede zinkvervluchtiging en lage finale concentraties van zink in de slak. Hoge procestemperaturen verkorten echter drastisch de levensduur van de vuurvaste materialen in de reactorwand. Deze problemen kunnen overwonnen worden door het gebruik van waterkoeling in de reactorwand waardoor een stationaire vriesbekleding of “freeze lining” op de gekoelde wand gevormd wordt. Het gebruik van waterkoeling wordt echter gekenmerkt door specifieke uitdagingen met betrekking tot de beheersing van de warmteverliezen van het proces, de dikte van de vriesbekleding en de veiligheid van het proces. Deze doctoraatstekst beschrijft een nieuw wiskundig model dat kan bijdragen tot de optimalisatie van zinkvervluchtigingsprocessen. Het model laat toe het effect van procesparameters op de zinkvervluchtiging te bestuderen, terwijl tegelijk het effect op de vriesbekleding beschreven wordt. Het model wordt toegepast op de werking van een nieuw ondergedompeld-plasmaproces. In de daarop volgende hoofdstukken worden twee aspecten van het model verder bestudeerd. Eerst worden de eigenschappen van stationaire vriesbekledingen experimenteel bestudeerd. In deze experimenten worden vriesbekledingen gevormd door stolling tegen een luchtgekoelde probe. Ten tweede wordt de warmteoverdracht in het proces verder bestudeerd en geïntegreerd in een uitgebreid zinkvervluchtigingsmodel. Nieuwe voorspellingen voor het ondergedompeld-plasmaproces worden gedaan. The disposal of zinc-containing wastes is an important sustainability issue facing the metallurgical and wider community as these materials may pose environmental problems and problems related to a lack of storage space. Major sources of these materials at present are zinc leach residues and electric arc furnace (EAF) dusts, the latter originating from steel recycling practice. The development of technologies that provide technical and economic solutions to the processing of these materials remains an ongoing problem. One of the technologies currently used to process zinc-containing wastes is zinc slag fuming which relies on the reduction and volatilization of zinc from a molten slag bath. Zinc fuming processes can provide technical and economical solutions to the treatment of zinc-containing residues if they realize high zinc fuming rates. It is now clear as a result of extensive industrial experience and a number of studies that high process temperatures (about 1350 °C), low oxygen partial pressures and good mixing of the molten bath are essential to obtain high fuming rates down to low zinc concentrations in the slag. High operating temperatures drastically shorten the lifetime of refractory linings in conventional zinc fuming furnaces. These limitations may be overcome through the use of water-cooled freeze linings on the smelting reactors, that is a stationary layer of solidified material formed at the inside of the furnace wall as a result of external cooling of the reactor wall. The use of water cooling is characterized by specific challenges in relation to the control of heat losses of the process, the thickness of the freeze lining and the safety of the operations. This Ph.D. text describes a new mathematical model to assist in the optimization of zinc fuming processes, enabling enhanced fuming rates to be achieved whilst maintaining the integrity of the smelting vessel. The model is applied to a new submerged-plasma zinc fuming process. In subsequent chapters, two aspects of the model are further investigated. First, the properties of slag freeze linings in stationary conditions are investigated experimentally. In these experiments, slag freeze layers are produced by solidifying slag onto an air-cooled probe. Second, the heat transfer assumptions in the model are further investigated and integrated into an extended zinc fuming model. New predictions are made using the extended model. De verwerking van zinkhoudende residu’s vormt een belangrijke duurzaamheidskwestie voor de metallurgische industrie. De voornaamste bronnen van deze materialen zijn residu’s van de neutrale loging afkomstig van de zinkindustrie, alsook vliegstoffen afkomstig van elektrische boogovens voor het herinsmelten van staalschroot. Een van de technologieën die gebruikt wordt voor de verwerking van zinkhoudende residu’s is het zinkvervluchtigingsproces en is gebaseerd op de reductie en verdamping van zink uit een gesmolten slakkenbad. Hoge procestemperaturen zijn essentieel voor het behalen van goede zinkvervluchtiging maar verkorten drastisch de levensduur van de vuurvaste materialen in de reactorwand. Deze problemen kunnen overwonnen worden door het gebruik van waterkoeling in de reactorwand waardoor een stationaire vriesbekleding of “freeze lining” op de reactorwand gevormd wordt. Het gebruik van waterkoeling wordt echter gekenmerkt door specifieke uitdagingen met betrekking tot de beheersing van de warmteverliezen van het proces, de dikte van de vriesbekleding en de veiligheid. Dit doctoraat beschrijft een nieuw wiskundig model dat kan bijdragen tot de optimalisatie van zinkvervluchtigingsprocessen. Het model beschrijft simultaan het thermodynamisch evenwicht in het proces alsook de warmteoverdracht doorheen de vriesbekleding en in de naverbrandingszone. De modelvoorspellingen toegepast op een nieuw plasmaproces bevestigen de voornaamste bevindingen van pilootmetingen op dit proces, met name dat toevoeging van dolomiet leidt tot een verbetering van de zinkvervluchtiging en een daling van de warmteverliezen doorheen de vriesbekleding. Vervolgens worden de eigenschappen van stationaire vriesbekledingen experimenteel onderzocht en wordt de warmteoverdracht in het proces in detail geanalyseerd. De resultaten van deze analyse worden in een uitgebreid zinkvervluchtigingsmodel geïntegreerd. The disposal of zinc-containing residues is an important sustainability issue facing the metallurgical industry. The main sources of these materials are neutral leach residues from the zinc industry as well as electric arc furnace dust originating from the remelting of steel scrap. One of the technologies currently used for the treatment of zinc-containing residues is the zinc fuming process which is based on the reduction and volatilization of zinc from a molten slag bath. High process temperatures are essential for maintaining high zinc fuming rates but drastically shorten the lifetime of the refractory materials in the reactor wall. These problems can be overcome by the use of water cooling in the reactor wall resulting in the formation of a stationary freeze lining on the reactor wall. The use of water cooling is characterized by specific challenges with regard to the heat losses of the process, the thickness of the freeze lining and the safety of the operation. This dissertation describes a new mathematical model that can assist in the optimisation of zinc fuming processes. The model simultaneously describes thermodynamic equilibrium in the process as well as the heat transfer through the freeze lining and in the post-combustion zone. The model predictions are applied to a new plasma process and confirm the main observations of pilot experiments; addition of dolomite leads to enhanced zinc fuming rates and lower heat losses through the freeze lining. The properties of stationary freeze linings are subsequently investigated experimentally and heat transfer in the process is analysed in detail. The results of this analysis are integrated in an extended zinc fuming model.