<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1106</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>PHYSICO-CHEMICAL BASICS OF METALLURGICAL PROCESSES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Термодинамическое моделирование  восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава в процессе  барботажа. Сообщение 3. Восстановитель - конвертированный газ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title></trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Вусихис</surname><given-names>Александр Семенович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>лаборатория пирометаллургии цветных металлов, старший научный сотрудник</p></bio><email xlink:type="simple">vas58@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Игоревич</surname><given-names>Леонтьев Леопольд</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>гл.н.с., д.т.н.., акад.лаборатория пирометаллургии черных металлов</p></bio><email xlink:type="simple">leo@imet.mplik.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Захарович</surname><given-names>Кудинов Дмитрий</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>ст.н.с., канд. техн. наук.лаборатория пирометаллургии черных металлов</p></bio><email xlink:type="simple">d.kudinov@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>ИМЕТ УрО РАН</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>06</day><month>12</month><year>2018</year></pub-date><volume>61</volume><issue>12</issue><elocation-id>1106</elocation-id><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Вусихис А.С., Игоревич Л.Л., Захарович К.Д., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Вусихис А.С., Игоревич Л.Л., Захарович К.Д.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Вусихис А.С., Игоревич Л.Л., Захарович К.Д.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1106">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1106</self-uri><abstract><p>Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий подачу руды в противотоке с высокотемпературными отходящими газами, плавку в барботажной зоне двухзонной печи, с подачей углеродсодержащего топлива и кислородсодержащего дутья с получением расплава, который восстанавливается твердым восстановителем в плазменной зоне при нагреве азотом. Основной недостаток способа - низкое содержание никеля в сплаве, наличие кремния, углерода, хрома и других примесей.</p><p>Для повышения качества ферроникеля предложено в плазменной зоне использовать конвертированный природный газ, который при обработке плазмой будет являться не только теплоносителем, но и восстановителем.</p><p>Методом термодинамического моделирования, в основе которого лежит допущение о том, что при барботаже ванны с расплавом, состав газа в  достигших поверхности всплывающих пузырях  близок к равновесному, описаны процессы совместного восстановления никеля и железа в системе NiO (1,8  %) – FeO (17,4) – CaO (13,5) – MgO (1,9) – SiO2 (58,0) – Al2O3 (7,4%), близкой по составу к магнезиальным никелевым рудам.  Газ-восстановитель, полученн в результате кислородной конверсии природного газа с коэффициентом расхода  α равном 0,25; 0,35; 0,5 соответственно (Т - 1823 К). В результате проведенных расчётов выявлены зависимости содержания оксидов никеля и железа в силикатном расплаве,  степени их восстановления,  кратности шлака и содержания  никеля в сплаве  от общего расхода газа, определяемого как произведение количества газа в единичной порции на количество расчетных циклов, а так же  количества никеля и железа, восстановленных единичной порцией газа.</p><p>Независимо от доли водорода и монооксида углерода  в исходных газах, увеличение их расхода монотонно снижает содержание оксида никеля в расплаве, в то время как содержание оксида железа первоначально возрастает, а затем – снижается. </p><p>При продувке расплава продуктами конверсии природного газа   с α = 0,25 процесс восстановления протекает за счет водорода, влияние СО незначительно. Расход 54 м3/т газа позволяет достигнуть степени восстановления никеля 98,5%, содержания оксида никеля в расплаве 0,028%, кратности шлака 46 единиц.</p><p>При одинаковом расходе газа с увеличением   в исходной смеси  долей СО2 и Н2О, за счет повышения α ухудшаются показатели восстановления металлов из расплава: значения СNiO и СFeO и кратность шлака повышаются, а степени восстановления никеля и железа снижаются.</p><p>Сравнение результатов с ранее полученными данными по восстановлению металлов из аналогичных расплавов монооксидом углерода и водородом показало, что большей эффективностью обладает водород, несколько хуже показатели при использовании конвертированного газа с α = 0,25.</p><p>Восстановление никеля конвертированным газом (α = 0,35) до степени восстановления 88%, что соответствует его расходу 60 м3/т происходит более эффективно, чем чистым СО. Однако, конечные величины степени восстановления при использовании конвертированного газа достигают 90%, в то время как для СО – приближаются к 100%</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>методика</kwd><kwd>термодинамическое моделирование</kwd><kwd>кинетика</kwd><kwd>восстановительный газ</kwd><kwd>барботаж</kwd><kwd>многокомпонентный оксидный расплав</kwd><kwd>конвертированный газ</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пахомов Р.А. Особенности плавки окисленных никелевых руд в агрегате барботажного типа. I. Термодинамический анализ плавок. /Пахомов Р.А., Старых Р.В. //Металлы. -2015. -№5. -С. 3-14</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Пахомов Р.А. Особенности плавки окисленных никелевых руд в агрегате барботажного типа. I. Термодинамический анализ плавок. /Пахомов Р.А., Старых Р.В. //Металлы. -2015. -№5. -С. 3-14</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Роменец В. А. Технологическая оценка реализации процесса Ромелт в классическом и двухзонном вариантах./ Роменец В. А., Валавин В. С., Похвиснев Ю. В. //Металлург. - 2014. - № 1. - С. 45-50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Роменец В. А. Технологическая оценка реализации процесса Ромелт в классическом и двухзонном вариантах./ Роменец В. А., Валавин В. С., Похвиснев Ю. В. //Металлург. - 2014. - № 1. - С. 45-50.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ковган П.А. Экологически чистая технология бескоксовой плавки окисленных никелевых руд. /Ковган П.А. Волков В.А., Козырев В.В. и др //Цветная металлургия. -1994. -№ 11-12. --С. 16- 17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ковган П.А. Экологически чистая технология бескоксовой плавки окисленных никелевых руд. /Ковган П.А. Волков В.А., Козырев В.В. и др //Цветная металлургия. -1994. -№ 11-12. --С. 16- 17.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федоров А.Н. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд на Южноуральском никелевом комбинате. /Федоров А.Н., Комков А.А., Бруэк В.Н и др. //Цветные металлы. -2007. -№ 12. -С.33-37;</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Федоров А.Н. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд на Южноуральском никелевом комбинате. /Федоров А.Н., Комков А.А., Бруэк В.Н и др. //Цветные металлы. -2007. -№ 12. -С.33-37;</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ковган П.А., Рогов П.В., Муфтахов А.С. и др. Способ переработки окисленных никелевых руд, РФ № 2064516, заявл. 27.07.1996, C22B23/02</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ковган П.А., Рогов П.В., Муфтахов А.С. и др. Способ переработки окисленных никелевых руд, РФ № 2064516, заявл. 27.07.1996, C22B23/02</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Грань Н.И. Электроплавка окисленных никелевых руд/ Грань Н.И., Онищин Б.П., Майзель Е.И -М.: Металлургия, 1971. -248 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Грань Н.И. Электроплавка окисленных никелевых руд/ Грань Н.И., Онищин Б.П., Майзель Е.И -М.: Металлургия, 1971. -248 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Резник И.Д. Никель. т. 2. /Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. - М.: ООО Наука и Технология, 2001. -468 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Резник И.Д. Никель. т. 2. /Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. - М.: ООО Наука и Технология, 2001. -468 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Леонтьев Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. /Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С М.: Металлургия, 1997. -432 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Леонтьев Л.И. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. /Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С М.: Металлургия, 1997. -432 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Вусихис А.С.Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 2. Восстановитель - смесь СО-СО2 ./ Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Вусихис А.С.Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 2. Восстановитель - смесь СО-СО2 ./ Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">//Изв. Вузов Черная металлургия , , № , С.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">//Изв. Вузов Черная металлургия , , № , С.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Вусихис А.С. Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 2. Восстановитель - смесь Н2-Н2О. / Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Вусихис А.С. Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 2. Восстановитель - смесь Н2-Н2О. / Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">//Изв. Вузов Черная металлургия , , № , С.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">//Изв. Вузов Черная металлургия , , № , С.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кутепов А.Н. Общая химическая технология. /Кутепов А.Н., Бондарева Т.И. , Беренгартен Т.И. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 405 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Кутепов А.Н. Общая химическая технология. /Кутепов А.Н., Бондарева Т.И. , Беренгартен Т.И. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 405 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. /Арутюнов В.С. -М.: Красанд, 2011. — 590 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. /Арутюнов В.С. -М.: Красанд, 2011. — 590 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
