Александр Семенович Вусихис, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Aleksandr S. Vusikhis, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Pyrometallurgy of Non-Ferrous Metals
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016
Леопольд Игоревич Леонтьев, академик, советник, Президиум РАН; доктор технических наук, профессор, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»; главный научный сотрудник, Институт металлургии УрО РАН
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101; 119049, Москва, Ленинский пр., 4;119991, Москва, Ленинский пр., 32а
Leopol’d I. Leont’ev, Academician, Adviser, Russian Academy of Sciences; Dr. Sci. (Eng.), Prof., National University of Science and Technology “MISIS”; Chief Researcher, Institute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of Science
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016; 4 Leninskii Ave., Moscow 119049; 32a Leninskii Ave., Moscow 119991
Евгений Николаевич Селиванов, доктор технических наук, заведующий лабораторией пирометаллургии цветных металлов
620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Evgenii N. Selivanov, Dr. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Pyrometallurgy of Non-Ferrous Metals
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016
Для прогнозирования условий восстановления металлов из оксидного расплава газом в барботажных процессах разработана методика термодинамического моделирования, обеспечивающая приближение к реальным системам. Основное отличие принятой методики от известных заключается в проведении последовательных расчетных циклов с выводом из состава рабочего тела образовавшихся газов и металлической фазы. В представленной работе приведены результаты термодинамического моделирования процессов восстановления никеля и железа из расплавов B2O3 – CaO – Fe2O3 – NiO смесями СО – СО2 и Н2 – Н2О, содержащими 0 – 60 % СО2 (Н2О) в интервале температур 1273 – 1673 К. В ходе расчетов оценивали содержание оксидов никеля и железа в расплаве и степень их восстановления. Показано, что независимо от состава газа этот процесс протекает в несколько этапов. На первом этапе происходит восстановление Fe2O3 до Fe3O4 и FeO. Значения СFe2O3 уменьшаются почти до нуля, одновременно увеличиваются СFe3O4 и СFeO . К концу этапа СFe3O4 достигает максимального значения. На втором этапе происходит переход Fe3O4 → FeO, когда значения СFeO достигают максимума, никель и железо начинают восстанавливаться до металла. При восстановлении смесью СО – СО2 повышение температуры уменьшает металлизацию как никеля, так и железа. Аналогично влияет увеличение содержания СО2 во вводимом газе. В процессе взаимодействия оксидного расплава с газом, содержащим 60 % СО2 , третий этап отсутствует. При восстановлении смесью Н2 – Н2О повышение температуры уменьшает металлизацию никеля, но увеличивает железа. С ростом содержания во вводимом газе паров воды снижается степень металлизации как никеля, так и железа. Полученные данные полезны для создания технологий селективного восстановления металлов и формирования ферроникеля требуемого состава.
To predict the conditions for metals reduction from an oxide melt by gas in bubbling processes, a thermodynamic modeling technique has been developed that provides an approximation to real systems. The main difference between the accepted method and the well-known one is in conducting successive calculation cycles with withdrawal of the generated gases and the metal phase from the working medium. This paper presents the results of thermodynamic modeling of nickel and iron reduction processes from B2O3 – CaO– Fe2O3 – NiO melts by mixtures of CO– CO2 and H2 – H2O containing 0 – 60 % CO2 (H2O) in the temperature range of 1273 – 1673 K. The calculations evaluated the content of nickel and iron oxides in the melt and the degree of their reduction. It is shown that, regardless of the gas composition, this process proceeds in several stages. At the first stage, Fe2O3 is reduced to Fe3O4 and FeO. СFe2O3 values decrease to almost zero, while СFe3O4 and CFeO increase simultaneously. By the end of the phase, СFeO reaches its maximum value. At the second stage, the Fe3O4 → FeO transition occurs, when СFe3O4 values reach maximum, nickel and iron begin to reduce to metal. At reduction by CO– CO2 mixture, an increase in temperature reduces the metallization of both nickel and iron. Similarly, an increase in the CO2 content of the introduced gas affects. During interaction of the oxide melt with a gas containing 60 % CO2 , the third stage is absent. At reduction by H2 – H2O mixture, an increase in temperature reduces the metallization of nickel, but increases metallization of iron. With increasing water vapor content in the introduced gas, the degree of metallization of both nickel and iron decreases. The obtained data are useful for creating technologies for selective reduction of metals and formation of ferronickel of the required composition.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.