| Titre | Composition and Cr- and Fe- speciation of dust generated during ferrochrome production in a DC arc furnace |
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| Auteur | Berryman, E J ;
Paktunc, D; Kingston, D; Beukes, J P |
| Source | Cleaner Engineering and Technology vol. 6, 100386, 2022 p. 1-12, https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100386  Accès ouvert |
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| Année | 2022 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210630 |
| Éditeur | Elsevier |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100386 |
| Media | papier; en ligne; numérique |
| Formats | pdf |
| Sujets | chrome; géochimie du chrome; chromite; fusion; géologie de l'ingénieur; Sciences et technologie |
| Illustrations | tableaux; diagrammes schématiques; figures; diagrammes de distribution des éléments; graphiques; spectres |
| Programme | CanmetMINES - Innovation minière verte-Traitement
Chromite |
| Diffusé | 2021 12 30 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
A potential hazard associated with ferrochrome production is the unintentional generation of Cr(VI) in the off-gas dusts produced during smelting. Cr(VI) is a
well-known environmental toxin and genotoxic carcinogen. Although Cr(VI) has been identified in baghouse dusts associated with submerged-arc furnaces, its occurrence in DC-arc-furnace dusts has not been previously investigated. In this study, we
report the bulk composition and phase make-up, as well as the surface and bulk speciation of Cr and Fe of dusts generated during smelting of chromite ore under basic slag conditions in a pilot-scale DC arc smelter. Dusts are captured from both within
the DC furnace as well as along the off-gas handling stream, after passing through the afterburner. The dusts primarily comprise feed material (chromite, flux, reductant), aerosolized slag, and glassy spherules, interpreted as off-gas condensates.
Dusts collected from within the furnace, known as freeboard dusts, are dominated by feed materials, with elevated amounts of flux (lime) and lesser amounts of slag and spherules. In contrast, spherules dominate dusts collected along the off-gas
handling stream by dust separators that capture the increasingly fine-grained fraction of dust, with the highest proportion of spherules occurring in baghouse dusts. Chromite is the primary host of Cr in all dust samples, whereas the spherules have
low Cr contents. Cr(VI) was identified by X-ray photoelectron spectroscopy in the surfaces of dust collected from all parts of the smelter system considered, including from the furnace freeboard, despite the overall reducing conditions present
therein. Cr(VI) concentrations are sufficiently high in dusts collected from the off-gas handling stream (post-afterburner, cyclone, and baghouse) to be detected in the bulk dust samples by X-ray absorption spectroscopy. The higher concentration of
Cr(VI) in the finer-grained off-gas dusts, especially the baghouse dusts, is consistent with the increased abundance of spherules, the major Cr(VI)-hosting phase, in these samples. Fe is similarly more oxidized in dusts collected down the off-gas
handling stream compared to dusts collected from within the furnace, which are dominated by Fe(II). Fe(III) hosted by FeOOH is predominate in dusts collected from all locations along the off-gas handling stream. These results demonstrate that there
is sufficient oxygen ingress and sufficiently high temperatures in the closed DC furnace for Cr(VI) to be generated in the freeboard off-gas dusts. Cr(VI) is associated with the finest grained fraction of dusts, underlining the importance of ensuring
the continual improvement of dust-capture systems, especially in terms of their ability to target increasingly finer fractions of dust. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
Un danger potentiel associé à la production de ferrochrome est la génération non intentionnelle de Cr(VI) dans les poussières produites pendant
la fusion. Le Cr(VI) est une toxine environnementale bien connue et un cancérogène génotoxique. Bien que le Cr(VI) ait été identifié dans les poussières associées à un type de four, à savoir les fours à arc submergé, sa présence dans les poussières
générées par les fours à arc DC n'a pas été étudiée auparavant. Dans cette étude, nous avons comblé cette lacune en caractérisant en détail les poussières générées pendant la fusion du minerai de chromite dans une fonderie à arc DC à l'échelle
pilote. Le Cr(VI) a été identifié sur les surfaces des particules de poussière collectées dans toutes les parties du système de la fonderie, y compris les poussières collectées à l'intérieur du four. Les sphérules vitreuses à grain fin sont la
principale phase hôte du Cr(VI) dans les échantillons de poussière. La teneur globale en Cr(VI) des poussières était faible. Seuls les échantillons les plus riches en sphérules, c'est-à-dire les poussières à grain fin prélevées dans le dépoussiéreur
à sacs, contenaient suffisamment de Cr(VI) pour être détectés par les techniques en vrac. Le fer était également plus oxydé dans les échantillons de poussière à grain fin, comme l'indique la prédominance de FeOOH contenant du Fe(III). Les résultats
de cette étude soulignent l'importance d'assurer l'amélioration continue des systèmes de capture des poussières, en particulier en ce qui concerne leur capacité à cibler des fractions de plus en plus fines de la poussière. |
| GEOSCAN ID | 329581 |
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