Upload
roz
View
41
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Recycling van verzinkt staalschrot Workshop Woudschoten Chemie Conferentie 2013. Jacques Wijenberg en Arjen Velzel. Together we make the difference. 1. Even voorstellen. 2. Overview van coatings op staal met aanbrengtechnieken. 3. Recycling van verzinkt staalschrot. 4. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Recycling van verzinkt staalschrotWorkshop Woudschoten Chemie Conferentie 2013
Together we make the difference
Jacques Wijenberg en Arjen Velzel
2Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Rode draad
Even voorstellen1
Overview van coatings op staal met aanbrengtechnieken2
Recycling van verzinkt staalschrot3
Keuze medium voor ontzinken (Pourbaix diagram)4
Galvanische koppeling Zn-Fe (experiment)5
Electrowinning van zink (experiment)6
3Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Even voorstellen
Jacques Wijenberg
1975-1981: Jeanne d’Arc Lyceum Maastricht (2004: Porta Mosana College)
1981-1986: Rijksuniversiteit Utrecht
• Hoofdvak: Fysische en colloïdchemie (elektrochemie)
• Bijvak: Theoretische chemie
1986-1990: Promotieonderzoek
1990-1992: Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV)
vanaf 1992: Hoogovens – Corus (1999) – Tata (2007)
• Electroplating processen binnen Tata Steel
4Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Even voorstellen
Arjen Velzel
1983-1989: Gymnasium Felisenum Velsen-Zuid
1989-1995: Universiteit van Amsterdam
• Afstudeerrichting: (Bio) Organische chemie
1996-1998: Shell Research & Technology Centre Amsterdam
1998-2006: Holland Novochem, Nieuwegein
• Onderzoek naar additieven voor industriële koelwatersystemen
vanaf 2006: Corus - Tata (2007)
• Elektrochemische testen voor gecoat (verpakkings)staal
5Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Tata Steel
6Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
6
Tata Steel
Tata Group1
2
7Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
7
Tata Steel
Tata Group1
2
8Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Tata Group
India’s grootste werkgever in private sector
456000 werknemers
Aanwezig in meer dan 80 landen
Omzet in 2012-13: $100 miljard
8
9Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
9
Grootste bedrijven
Tata Steel
Tata Motors (Jaguar, Land Rover)
Tata Consultancy Service
Tata Power
Tata Chemicals
Tata Global Beverages
Tata Communications
Indian Hotels
10Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
10
Tata Steel
Tata Group1
2
11Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
11
Tata steel
2007: Overname Corus 1999: Fusie British Steel en Hoogovens
28 miljoen ton ruwijzer jaarlijks
80000 werknemers
Productie sites in 26 landen verspreid over 5 continenten
Omzet 2012-13: $25 miljard
12Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
12
Jamshedpur
Teesside Technology Centre
Swinden Technology Centre
IJmuiden Technology Centre
India R&D, Scientific ServicesAutomotive Engineering Group
Coventry
UK total: 250 FTE Netherlands: 350 FTE India: 160 (R&D) + 290 (SS) FTE
FTE = full time employee
Rotherham
TeessideIJmuiden
R&D sites
13Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
13
PackagingLifting & Excavating
Automotive Construction Energy & Power
Rail
Aerospace Consumer Goods Defence & Security
Marktsectoren
14Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Inleiding
Laag koolstofstaal heeft uitstekende bulk eigenschappen
Hoge sterkte, vervormbaarheid, goedkoop, recyclebaar
Laag koolstofstaal is gevoelig voor corrosie
Coating is nodig voor verbetering van oppervlakte eigenschappen
Corrosiebescherming, lasbaarheid, uiterlijk, ...
15Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Welke metallische deklagen worden aangebracht op staalband?
Zn (420 °C), Sn (232 °C) via ‘hot dip galvanising’
Zn, Sn, Ni, Cr, Cu, CuZn via ‘electroplating’
zink tin
16Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Hot dip galvanising
17Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Electroplating
tin anode bar
partition wall
steel strip
down-pass up-pass
anode bridge
18Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Recycling van staalschroot
Staalschroot wordt gebruikt als koelmiddel bij oxystaalproces
Ruwijzer (4 – 5 % C, P, S) + O2(g) + koelschroot → staal (0.2 % C)
Ca. 250 kg staalschrot per ton staal
Problemen bij gebruik van verzinkt staalschroot als koelmiddel
Verontreiniging van oxykalkslik met zink (< 1.5 % Zn)
Oxykalkslik kan niet meer worden gerecycled in hoogoven
Zinkgehalte is te laag om zink te scheiden van oxykalkslik
Dus alleen ‘schoon’ staalschrot kan worden gebruikt als koelmiddel
19Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Scheiden van zink en staal
Mechanisch (schuren, zandstralen, ...)
Onpraktisch
Chemisch
Oplossen van zinklaag in zuur of loog
20Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Pourbaix diagram van ijzer en zink
ijzer zink
21Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
2.0
1.6
0.8
1.2
-0.4
0.4
0.0
-1.6
-0.8
-1.2
pot
en
tiaa
l
Pourbaix diagram vereenvoudigd
7 140
pH
zink
24)OH(Zn
2Zn
2)OH(Zn
Zn
7 140
pH
ijzer
2Fe
Fe
2)OH(Fe
22Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Welk medium zouden jullie kiezen?
Natronloog, want dan lost staalsubstraat niet op
23Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Thermodynamica en kinetiek
Oplossen van zinkdeklaag (spontaan)
Zn wordt geoxideerd tot zinkaat:
H2O wordt gereduceerd tot H2(g):
Staalbasis passiveert (oxydehuidje)
H2(g) is snelheidsbepalend
H2(g) aan Zn verloopt erg traag
Verzinkt staalschroot moet daarom worden kortgesloten met ander metaal dat H2(g) katalyseert (blank staal!)
Oplossnelheid van zinkdeklaag kan zo ca. 200 keer worden verhoogd (kwartiertje i.p.v. 2 dagen)!
e2)OH(ZnOH4Zn 24
OH2)g(He2OH2 22
24Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Volcano plot
Volmer-Tafel1: M + H+ + e- → M-H2: 2M-H → 2M + H2(g)
Volmer-Heyrovsky1: M + H+ + e- → M-H2: M-H + H+ + e- → M+H2(g)
1: vorming M-H binding2: verbreken M-H binding
25Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Geleidelijk (via variabele weerstand) kortsluiten van Zn en Fe
ZnZn Fe
VV
-24Zn(OH)
RE RE
-24Zn(OH)
ZnZn Fe
VV
-24Zn(OH)
RE RE
-24Zn(OH)
paradoxale batterij:levert meer stroom bij meer belasting!
26Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Barrière voorkomt UPD van Zn op Fe
ZnZn Fe
VV
RE RE
-24Zn(OH) -2
4Zn(OH)
barrier
27Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Stroomsterkte met en zonder membraan tussen Zn en Fe
met
zonder
28Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Ontzinkfabriek
29Recycling van verzinkt staalschrot SlideTata Steel
Zink morfologie
i/il 0
i/il 1
i/il > 1
surfactant