blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-1-84-86blackmet-1837Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT REPORTSХимические реакции при восстановлении железа природным газом из оксидовChemical reactions at reduction of iron from oxides by natural gasБердниковВ. И.BerdnikovV. I.

к.т.н., доцент, старший научный сотрудник

454018, Россия, Челябинск, ул. Косарева 63, офис 486

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Senior Researcher

berdnikov-chel@mail.ruГудимЮ. А.GudimYu. A.

д.т.н., профессор

54080, Россия, Челябинск, пр. Ленина, 76

Dr. Sci. (Eng.), Professor

ООО Промышленная компания «Технология металлов»РоссияLLC Industrial Company “Technology of Metals”Russian FederationЮжно-Уральский государственный университетРоссияSouth Ural State UniversityRussian Federation2020290320206318486Copyright © Бердников В.И., Гудим Ю.А., 20202020Бердников В.И., Гудим Ю.А.Berdnikov V.I., Gudim Y.A.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/1837

Основной компонент природного газа – метан СН4 , состоящий из двух активных восстановителей железа – углерода и водорода. Ранее компьютерным моделированием было установлено, что восстановление железа из магнетита углеродом начинается при 680 °С, а восстановление его водородом – при 350 °С. В данной работе показано, что начало восстановления железа метаном следует ожидать при температуре 530 °С. Однако для природного газа, полученного из газоконденсатных месторождений и содержащего до 10 % тяжелых углеводородов и примесей, указанная температура возрастает до 550 °С. При использовании природного газа совместно с кислородом в со- отношении СН4 : О2 = 2:1 температура начала восстановления также возрастает до 620 °С. Кроме того, предложена расчетная формула для системы Fe – O – C – H, позволяющая прогнозировать образование «чистой» фазы железа при 1500 °С на основании химического состава восстановительной газовой смеси.

The main component of natural gas is methane CH4 , that is, a component consisting of two active reducing agents for iron – carbon and hydrogen. Previously, computer simulations have found that the reduction of iron from magnetite with carbon begins at 680 °C, and its reduction with hydrogen – at 350 °C. In this paper it is shown that the beginning of the reduction of iron with methane should be expected at a temperature of 530 °C. However, this temperature for natural gas, obtained from gas condensate fields and containing up to 10 % of heavy hydrocarbons and impurities, increases to 550 °C. When using natural gas together with oxygen in the ratio CH4 : O2 = 2:1, temperature of the beginning of reduction also increases to 620 °C. In addition, a calculation formula was proposed for Fe – O – C – H system, which allows predicting the formation of a “pure” phase of iron at 1500 °C based on the chemical composition of the reducing gas mixture.

природный газвосстановление железабескоксовая металлургиякомпьютерное моделированиехимические реакциитемпература процессакритерий восстановленияnatural gasiron reductioncoke-free metallurgycomputer modelingchemical reactionsprocess temperaturereduction criterionReferencesСправочник химика. Т. 6. – Л.: Изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1967. – 1011 с.Spravochnik khimika: T. 6 [Chemist’s handbook: Vol. 6]. Leningrad: Izd-vo Khimiya, 1967, 1011 p. (In Russ.).Sarangi A., Sarangi B. Alternative routes to iron making. 2nd ed. – New Delhi: Raj Press, 2016.Sarangi A., Sarangi B. Alternative routes to iron making. 2nd ed. New Delhi: Raj Press, 2016.Direct from MIDREX. 2nd Quarter. 2009. P. 3 – 9.Mouer A. Direct from MIDREX. 2nd Quarter, 2009, pp. 3–9Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. – М.: ИКЦ Академкнига, 2005. – 768 с.Voskoboinikov V.G., Kudrin V.A., Yakushev A.M. Obshchaya metallurgiya [General metallurgy]. Moscow: IKTs Akademkniga, 2005, 768 p. (In Russ.).Трусов Б.Г. База данных и программный комплекс TЕРРА, редакция 6.3 [Электронный ресурс]. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013.Trusov B.G. Baza dannykh i programmnyi kompleks TERRA 6.3 [Database and program complex TERRA, ed. 6.3]. Electronic resource. Moscov: MGTU im. N.E. Baumana, 2013. (In Russ.).Gurvich L.V., Iorish V.S. etс. IVTANTHERMO – a thermodynamic database and software system for the personal computer. Boca Raton: CRC Press Inc., 1993.Gurvich L.V., Iorish V.S. etc. IVTANTHERMO – a thermodynamic database and software system for the personal computer. Boca Raton: CRC Press Inc., 1993.

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