blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-5-41-46blackmet-109Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА УДАЛЕНИЯ ФОСФОРА ИЗ ОКСИДНЫХ РАСПЛАВОВ СИСТЕМЫ CaO – SiO2 – MgO – Al2O3 – P2O5 В ГАЗОВУЮ ФАЗУEXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PHOSPHORUS BEHAVIOUR IN CaO – SiO2 – MgO – Al2O3 – P2O5 OXIDE SYSTEMКраснянскаяИ. А.KrasnyanskayaI. A.

инженер-программист

Software Engineer

iakrasnyanskaya@gmail.comПодгородецкийГ. С.PodgorodetskijG. S.

к.т.н., зав кафедрой «Экстракции и рециклинга черных металлов»

Cand. Eng., Head of Chair “Extraction and recycling of ferrous metals”

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (Москва, Россия)РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS) (Moscow, Russia)Russian Federation2014220320155754146Copyright © Краснянская И.А., Подгородецкий Г.С., 20152015Краснянская И.А., Подгородецкий Г.С.Krasnyanskaya I.A., Podgorodetskij G.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/109

Проведено экспериментальное исследование поведения фосфора в оксидных расплавах системы CaO − SiO2 − MgO − Al2O3 − P2O5 с целью определить возможность газовой дефосфорации оксидных расплавов. Для определения факторов, влияющих на степень удаления фосфора из оксидного расплава в газовую фазу, были проведены серии экспериментов с различной основностью (CaO / SiO2 ) и продувкой N2 , Ar и смесью СО + СО2 с различным соотношением СО / СО2 . В ходе исследования было установлено, что основным фактором, влияющим на переход фосфора из оксидного расплава в газ, является основность. При основности, равной 1,0 и ниже, наблюдается газовая дефосфорация оксидного расплава. При большем значении основности переход фосфора из оксидного расплава в газ не наблюдается. Наблюдаемая закономерность подтверждается расчетами по теории регулярных ионных растворов для кислых шлаков, проведенными для различных значений основности. Расчетным путем установлено, что при основности 1,05 и ниже, активность SiO2 превышает активность CaO, и SiO2 вытесняет P2O5 из прочного соединения с CaO, чем обусловлено создание благоприятных условий для перехода фосфора из оксидного расплава в газовую фазу.

The distribution of phosphorus between gaseous phase and liquid oxide melt was investigated in order to determine the ability of gaseous dephosphorization of oxide melts CaO – SiO2 – MgO – Al2O3 – P2O5. The influence of different factors, such as basicity (CaO / SiO2 ) and CO / CO2 ratio in the barbotage gas, on the distribution of phosphorus between gaseous phase and liquid oxide melt was clarified during the experiments. It was observed, that the main factor infl uenced on the evaporation of phosphorus is the basicity. Under condition of low basicity (1.0 and less) gas dephosphoration of oxide melts was observed. The calculation of CaO and SiO2 activities was carried out using the regular solution model. The activity of CaO is less than activity of SiO2 when the basicity is less than 1.05, and it confi rms the ability of P2O5 replacement from CaO·P2O5 compound and as a result the gasification of phosphorus.

газовая дефосфорацияоксидный расплавтеория регулярных ионных растворовкислый шлакgaseous dephosphorizationoxide meltregular solution modelacid slagReferencesПолулях Л.А. Исследование поведения фосфора в домен-ной печи с целью получения чугунов с пониженным содержанием примесных элементов: Дис… канд. техн. наук. – М.: МИСиС, 2009. – 147с.Poluljah L.A. Issledovanie povedenija fosfora v domennoj pe-chi s cel’ju poluchenija chugunov s ponizhennym soderzhaniem primesnyh jelementov (Study of conduct of phosphorus in blast furnace for producing of cast iron with a low content of impurity elements) or the degree of candidate of technical sciences). Thesis of Cand. Sci. diss. Moscow: MISiS, 2009. 147p.Somnat Basu, Ashok Kumar Lahiri, Seshadri Seetharaman // Metallurgical and materials transactions B. 2007. Vol. 38B. P. 357 − 366.Somnat Basu, Ashok Kumar Lahiri, Seshadri Seetharaman. Metallurgical and materials transactions B. 2007. Issue 38B. Pp. 357 – 366.Процесс Ромелт / В.А. Роменец, В.С. Валавин, А.Б. Усачев и др. – М.: МИСИС, 2005. – 400 с.Romenec V.A., Valavin V.S., Usachev A.B. etc. Process Romelt (Romelt process). Moscow: «MISIS», 2005. 400 p.Юсфин Ю.С., Пашков Н.Ф. Металлургия железа. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 464 с.Jusfin Ju.S., Pashkov N.F. Metallurgija zheleza (Iron metallurgy). Moscow: IKC «Akademkniga», 2007. 464 p.Pham Kanh Son, Yoshiaki Kashiwaya // ISIJ International. 2008. Vol. 48. No. 9. P. 1165 – 1174.Pham Kanh Son, Yoshiaki Kashiwaya. ISIJ International. 2008. Issue 48. No. 9. Pp. 1165 – 1174.Ken-ichi Shimauchi, Shin-ya Kitamura, Hiroyuki Shibata // ISIJ International. 2009. Vol. 49. No. 4. P. 505 − 511.Ken-ichi Shimauchi, Shin-ya Kitamura, Hi-royuki Shibata. ISIJ International. 2009. Issue 49. No. 4. Pp. 505 – 511.Jiang DIAO, Bing XIE, Yonghong WANG and X u GUO // ISIJ International. 2012. Vol. 52. No. 6. P. 955 – 959.Jiang DIAO, Bing XIE, Yonghong WANG and X u GUO. ISIJ International. 2012. Issue 52. No. 6. Pp. 955 – 959.Shimauchi K.-I., Kitamura S.-Y., Shibata H. // ISIJ International. 2009. Vol. 49. No. 4. P. 505 – 511.Shimauchi K.-I., Kitamura S.-Y., Shibata H. ISIJ International. 2009. Issue 49. No. 4. Pp. 505 – 511.Михайлов Г.Г., Антоненко В.И. Термодинамика металлургических шлаков: Учеб. пособие. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2013. – 173 с.Mihajlov G.G., Antonenko V.I. Termodinamika metallurgicheskih shlakov: ucheb. Posobie (Thermodynamics of metallurgical slags: Textbook). Moscow: Izd. dom MISiS, 2013. 173 p.Падерин С.Н., Филиппов В.В. Теория и расчеты металлургических систем и процессов: Учеб. пособие для вузов. – М.: МИСиС, 2002. – 334 с.Paderin S.N., Filippov V.V. Teorija i raschety metallurgicheskih sistem i processov. Uchebnoe posobie dlja vuzov (Theory and calculations of metallurgical systems and processes. Textbook for universities). Moscow: MISiS, 2002. 334 p.Кожеуров В.А. Термодинамика металлургических шлаков. – Свердловск: Металлургиздат, 1955. −164 с.Kozheurov V.A. Termodinamika metallurgicheskih shlakov. Statisticheskaja termodinamika ionnyh rastvorov i primenenie ee k metallurgicheskim shlakam (Thermodynamics of metallurgical slag. Statistical thermodynamics of ionic solutions and its application to metallurgical slags). Gosudarstvennoe nauchno-tehnicheskoe izdatel’stvo literatury po chernoj i cvetnoj metallurgii, 1955.Гельд П.В., Есин О.А. Процессы высокотемпературного восстановления. – Свердловск: Металлуриздат, 1957. – 646 с.Gel’d P.V., Esin O.A. Processy vysokotemperaturnogo vosstanovlenija (Process of high-temperature reduction). Gos. nauchnotehn. izd-vo lit-ry po chernoj i cvetnoj metallurgii, Sverdlovskoe otd-nie, 1957. 646 p.Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Лапин В.В., Курцева Н.Н. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник. Выпуск первый. Двойные системы: – Л.: Изд. «Нау ка», 1969. – 822 с.Toropov N.A., Barzakovskij V.P., Lapin V.V., Kurceva N.N. Diagrammy sostojanija silikatnyh sistem. Spravochnik. Vypusk pervyj. Dvojnye sistemy. (Diagrams of silicate systems. Handbook. Issue 1: Binary systems). Leningrad: Izd. «Nauka», Leningr. otd., 1969. 822 p.Зубков Ю.Ю. Дефосфорация высоколегированных рас-плавов с целью вовлечения в производство отходов металла и шлака с повышенным содержанием фосфора. Дис…канд. техн. наук. – М., 2008. – 129 с.Zubkov Jurij Jur’evich. Defosforacija vysokolegirovannyh rasplavov s cel’ju vovlechenija v proizvodstvo othodov metalla i shlaka s povyshennym soderzhaniem fosfora. (Dephosphorization of highalloyed melts to engage in the production of metal and slag waste with a high phosphorus content). Cand. sci. diss. Moscow: 2008. 129 p.Семин А.Е. Дефосфорация и глубокое обезуглероживание высоколегированных расплавов в условиях низкой окисленно-сти: Дис. …докт. техн. наук. − М., 1996. – 347 с.Semin A.E. Defosforacija i glubokoe obezuglerozhivanie vysokolegirovannyh rasplavov v uslovijah nizkoj okislennosti (Dephosphorization and deep decarburization of highalloyed melts in low oxidation terms). Moscow: 1996. 347 p.Min-Oh Suk, Sung-Koo Jo, Seon-Hyo Kim, Kae-Young Lee, Jong-Min Park // Metallurgical and materials transactions B. 2006. No. 37 В. P. 99 – 107.Min-Oh Suk, Sung-Koo Jo, Seon-Hyo Kim, Kae-Young Lee, Jong-Min Park. Metallurgical and materials transactions B. 2006. № 37 B. Pp. 99 – 107.Макушин В. Н. Теоретическое и экспериментальное изучение удаления фосфора из нержавеющей стали при минимальных потерях легирующих: Дис…канд. техн. наук. – М., 1995. – 135 с.Makushin Viktor Nikolaevich. Teoreticheskoe i jeksperimental’noe izuchenie udalenija fosfora iz nerzhavejushhej stali pri minimal’nyh poterjah legirujushhih (Theoretical and experimental study of phosphorus removal from stainless steel with minimum loss of alloying). Cand. sci. diss. Moscow: 1995. 135 p.Ван Везер . Фосфор и его соединения. / Пер. с англ. – М.: Изд. иностранной литературы, 1962.Van Vezer. Fosfor i ego soedinenija (Phosphorus and its compounds). Moscow: Izdatel’stvo inostrannoj literatury, 1962.Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. / Пер. с англ.– М.: Мир, 2002. – 461 с.Prigozhin I., Kondepudi D. Sovremennaja termodinamika (Modern Thermodynamics). Moscow: Mir, 2002. 461 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.