Инна Анатольевна Рыбенко, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладных информационных технологий и программирования
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Inna A. Rybenko, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Chair of Applied Information Technologies and Programming
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Ольга Ивановна Нохрина, д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов и химической технологии
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Ol’ga I. Nokhrina, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy and Chemical Technology
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Ирина Дмитриевна Рожихина, д.т.н., профессор-консультант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Irina D. Rozhikhina, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy and Chemical Technology
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Марина Анатольевна Голодова, к.т.н., доцент кафедры архитектуры
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Marina A. Golodova, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Architecture
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
В статье приведены исследования восстановительных процессов в модельных термодинамических системах и процессов восстановления никеля из никелевого концентрата и кобальта и никеля из кобальт-никелевого концентрата. Концентраты получены при гидрометаллургическом обогащении полиметаллических марганецсодержащих руд Кемеровской обл. – Кузбасса. Методом термодинамического моделирования с использованием программного комплекса Терра определено, что никель из оксида можно полностью восстановить в системе NiO – C при расходе углерода 0,08 кг/кг NiO и при расходе углерода 0,15 кг/кг NiO в системе NiO – Fe2О3 – C. Восстановление кобальта в системе СоО – С начинается при температуре около 513 К при любых расходах углерода. С дальнейшим ростом температуры процесс восстановления зависит только от расхода восстановителя. Из полученных данных термодинамического моделирования следует, что восстановление кобальта из кобальт-никелевого концентрата начинается при температуре примерно 513 К и в дальнейшем от температуры зависит незначительно. Степень извлечения кобальта возрастает с увеличением количества восстановителя при температурах до 553 К, затем остается постоянной до температуры 1473 К. Восстановление никеля протекает при температуре выше 473 К. Степень восстановления никеля слабо зависит от температуры и количества восстановителя при его расходе более 0,02 кг/кг концентрата. Проведенные лабораторные исследования показали, что в период плавления можно восстановить никель из его оксида твердым углеродом практически полностью, так как никель обладает меньшим сродством к кислороду, чем железо. Теоретические и экспериментальные исследования прямого легирования стали показали, что при восстановлении никеля и кобальта целесообразно использовать твердофазный процесс. Концентрат никеля и кобальт-никелевый концентрат при выплавке стали в электропечи желательно вводить в завалку в виде смесей, окомкованных с углеродистым восстановителем.
The article provides studies on reduction processes in model thermodynamic systems and processes of nickel reduction from nickel concentrate and cobalt and nickel from cobalt-nickel concentrate. Concentrates are obtained during hydrometallurgical enrichment of polymetallic manganese-containing ores of the Kemerovo region – Kuzbass. By thermodynamic modeling using TERRA software complex, it was determined that nickel can be completely reduced from oxide in the NiO – C system at a carbon consumption of 0.08 kg/kg NiO, and at a carbon consumption of 0.15 kg/kg NiO ‒ in the NiO – Fe2O3 – C system. It was found that cobalt reduction in the CoO – C system begins at a temperature of about 513 K at any carbon consumption. With a further increase in temperature, the reduction process depends only on consumption of the reducing agent. From the obtained thermodynamic modeling data, it follows that cobalt reduction from the cobalt-nickel concentrate begins at a temperature of about 513 K and subsequently depends slightly on temperature. The extraction of cobalt increases with the amount of reducing agent at temperatures up to 553 K, then remains constant up to 1473 K temperature. Nickel reduction takes place at a temperature above 473 K. The degree of nickel reduction slightly depends on the temperature and amount of reducing agent at consumption of the latter over 0.02 kg/kg of concentrate. Laboratory studies showed that during the melting period, nickel can be reduced from its oxide almost completely with solid carbon, since nickel has less sensitivity to oxygen than iron. Theoretical and experimental studies of steel direct alloying showed that it is advisable to use a solid phase process in reduction of nickel and cobalt. Nickel concentrate and cobalt-nickel concentrate during steel smelting in an electric furnace is advisable to be introduced into charge in the form of mixtures pelletized with a carbonaceous reducing agent.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.