blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"blackmet-877Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВPHYSICO-CHEMICAL BASICS OF METALLURGICAL PROCESSESФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФАЗЫ ПРИ БАРБОТАЖЕ ГАЗОМ-ВОССТАНОВИТЕЛЕМ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ОКСИДНОГО РАСПЛАВА Сообщение 3. РАЗДЕЛЕНИЕ ФЕРРОНИКЕЛЯ И ОКСИДНОГО РАСПЛАВАВусихисАлександр Семенович

лаборатория пирометаллургии цветных металлов, старший научный сотрудник

vas58@mail.ruИМЕТ УрО РАНRussian Federation2017061220176012877Copyright © Вусихис А.С., 20172017Вусихис А.С.Вусихис А.С.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/877

Используя полученные данные, описаны условия разделения ферроникеля и расплава окисленной никелевой руды в ходе барботажа монооксидом углерода. Определены критические размеры газового пузыря и металлической капли, движущихся в оксидном расплаве без дробления. Установлены максимальные размеры капель металла, образующихся на единичном пузыре при восстановлении никеля и железа из оксидного расплава. Выявлены  условия всплывания системы «газовый пузырь – капля металла» от их размеров.

Барботажное  восстановление никеля и железа монооксидом углерода сопровождается формированием капель металла, которые двигаются к поверхности оксидного расплава совместно с пузырями газа. Первоначально формируется металл с содержанием 80-90% Ni, а по мере уменьшения доли никеля в оксидном расплаве его содержание в каплях металла снижается до 20%. На поверхности оксидного расплава капли металла сливаются, при достижении размера более 5·10-3 м «прорывают» поверхность и опускаются на дно

 

 

The separation parameters of ferronickel and oxidized Nickel ore melt in the barbotage treatment by carbon monoxide are calculated on the base of obtained experimental data. Critical dimensions of gas bubble and metal drops moving in the oxide melt without fragmentation are defined. Maximal dimensions of the Metal drops formed on the single bubble at Nickel and Iron reduction from oxide melt are calculated. Conditions of “gas bubble – metallic drop” system flotation depending on its dimensions are defined.

      Barbotation reduction of the Nickel and Iron by carbon monoxide is accompanied with the metal drops, which are moving to the oxide melt surface

together with the gas bubbles. Initially metal is formed with 80-90% of Ni content, and with the decreasing of Nickel content in the oxide melt, its content in metal droplets is decreased to 20mas. %. Metal drops are coalesced on the oxide melt surface when reaching the size of more than 5·10-3 m break the surface and sink to the bottom.

Key Words

Key Words: metallic phase, oxide melt, reduction gas, bubbling process, barbotage, gas buble, metal drop, separation, surface properties, coalescence, critical dimensions,  interfacial tension, carbon monoxide, liquation, coagulation

металлическая фазаоксидный расплавгаз-восстановительбарботажгазовый пузырькапля металлаусловия всплываниякоалесценциякритические размерыповерхностные свойствамежфазное натяжениерасслаиваниекоагуляция metallic phaseoxide meReferencesВусихис А.С., Ченцов В.П., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 1. Теоретические основы процесса/ Изв. ВУЗов ЧМ 200 , № , стр.Вусихис А.С., Ченцов В.П., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 1. Теоретические основы процесса/ Изв. ВУЗов ЧМ 200 , № , стр.Вусихис А.С., Ченцов В.П., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 2. Плотность и поверхностные свойства / Изв ВУЗов ЧМ, 200 , № , стр.Вусихис А.С., Ченцов В.П., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 2. Плотность и поверхностные свойства / Изв ВУЗов ЧМ, 200 , № , стр.Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. Изд-во «Металлургия», 1969, 408 с.Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. Изд-во «Металлургия», 1969, 408 с.Шмонин Ю.Б. Пирометаллургическое обеднение шлаков цветной металлургии –М:, Металлургия, 1981, 132 с.Шмонин Ю.Б. Пирометаллургическое обеднение шлаков цветной металлургии –М:, Металлургия, 1981, 132 с.Вусихис А.С., Дмитриев А.Н. Исследование процессов восстановления оксидов металлов из расплава газом-восстановителем в барботируемом слое Вестник УГТУ-УПИ. На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова/Под ред. В.Г. Лисиенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2004. № 15(45). Ч.1. с. 93-95.Вусихис А.С., Дмитриев А.Н. Исследование процессов восстановления оксидов металлов из расплава газом-восстановителем в барботируемом слое Вестник УГТУ-УПИ. На передовых рубежах науки и инженерного творчества: Труды третьей международной научно-практической конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова/Под ред. В.Г. Лисиенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2004. № 15(45). Ч.1. с. 93-95.Vusikhis A.S., Dmitriev A.N., Kudinov D.Z., Leontiev L.I. The study of liquid and gas phases interaction during the reduction of metal oxides from the melts by gas reductant in bubbled layer The Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies (MMT-2004), Ariel, Israel. 2004.Vusikhis A.S., Dmitriev A.N., Kudinov D.Z., Leontiev L.I. The study of liquid and gas phases interaction during the reduction of metal oxides from the melts by gas reductant in bubbled layer The Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies (MMT-2004), Ariel, Israel. 2004.Dmitriev A.N., Vusikhis A.S., Sitnikov V.A., Leontiev L.I., Kudinov D.Z. Thermodynamic modeling of iron oxide reduction by hydrogen from the B2O3—CaO—FeO melt in bubbled layer./ Israel Journal of Chemistry, 2007, Volume 47, № 3-4. P. 299 – 302.Dmitriev A.N., Vusikhis A.S., Sitnikov V.A., Leontiev L.I., Kudinov D.Z. Thermodynamic modeling of iron oxide reduction by hydrogen from the B2O3—CaO—FeO melt in bubbled layer./ Israel Journal of Chemistry, 2007, Volume 47, № 3-4. P. 299 – 302.Вусихис А. С., Кудинов Д. З., Леонтьев Л. И. Моделирование кинетики совместного восстановления железа и никеля из многокомпонентного оксидного расплава водородом в барботируемом слое/ ЖФХ, 2008, том 82, №11, с. 2030-2034.Вусихис А. С., Кудинов Д. З., Леонтьев Л. И. Моделирование кинетики совместного восстановления железа и никеля из многокомпонентного оксидного расплава водородом в барботируемом слое/ ЖФХ, 2008, том 82, №11, с. 2030-2034.Вусихис А. С., Кудинов Д. З., Леонтьев Л. И. Моделирование кинетики восстановления никеля из многокомпонентного оксидного расплава водородом в барботируемом слое / ЖФХ, 2008, том 82, №11, с. 2035-2038.Вусихис А. С., Кудинов Д. З., Леонтьев Л. И. Моделирование кинетики восстановления никеля из многокомпонентного оксидного расплава водородом в барботируемом слое / ЖФХ, 2008, том 82, №11, с. 2035-2038.Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. М., Металлургия, 1997, 432 с.Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шумаков Н.С. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. М., Металлургия, 1997, 432 с.Шаврин С.В., Захаров И.Н., Ипатов В.В. Кинетические закономерности восстановления шлака газом. /Изв АН СССР, Металлургия и горное дело, № 3, 1964, с.22-31.Шаврин С.В., Захаров И.Н., Ипатов В.В. Кинетические закономерности восстановления шлака газом. /Изв АН СССР, Металлургия и горное дело, № 3, 1964, с.22-31.Вусихис А.С., Дмитриев А.Н., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Лисиенко В.Г. Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья. С1 , МПК C22B23/00 (2006.01) Патент РФ №2280704 от 27.07.06.Вусихис А.С., Дмитриев А.Н., Кудинов Д.З., Леонтьев Л.И., Лисиенко В.Г. Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья. С1 , МПК C22B23/00 (2006.01) Патент РФ №2280704 от 27.07.06.Vusikhis А.S., CHentsov V.P., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Selivanov E.N. Formirovanie metallicheskoj fazy pri barbotazhe gazom-vosstanovitelem mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava. Soobshhenie 1. Teoreticheskie osnovy protsessa/ Izv. VUZov CHM 200 , № , str.Vusikhis А.S., CHentsov V.P., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Selivanov E.N. Formirovanie metallicheskoj fazy pri barbotazhe gazom-vosstanovitelem mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava. Soobshhenie 1. Teoreticheskie osnovy protsessa/ Izv. VUZov CHM 200 , № , str.Vusikhis А.S., CHentsov V.P., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Selivanov E.N. Formirovanie metallicheskoj fazy pri barbotazhe gazom-vosstanovitelem mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava. Soobshhenie 2. Plotnost' i poverkhnostnye svojstva / Izv VUZov CHM, 200 , № , str.Vusikhis А.S., CHentsov V.P., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Selivanov E.N. Formirovanie metallicheskoj fazy pri barbotazhe gazom-vosstanovitelem mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava. Soobshhenie 2. Plotnost' i poverkhnostnye svojstva / Izv VUZov CHM, 200 , № , str.Vanyukov А.V., Zajtsev V.YA. SHlaki i shtejny tsvetnoj metallurgii. Izd-vo «Metallurgiya», 1969, 408 s.Vanyukov А.V., Zajtsev V.YA. SHlaki i shtejny tsvetnoj metallurgii. Izd-vo «Metallurgiya», 1969, 408 s.SHmonin YU.B. Pirometallurgicheskoe obednenie shlakov tsvetnoj metallurgii –M:, Metallurgiya, 1981, 132 s.SHmonin YU.B. Pirometallurgicheskoe obednenie shlakov tsvetnoj metallurgii –M:, Metallurgiya, 1981, 132 s.Vusikhis А.S., Dmitriev А.N. Issledovanie protsessov vosstanovleniya oksidov metallov iz rasplava gazom-vosstanovitelem v barbotiruemom sloe Vestnik UGTU-UPI. Na peredovykh rubezhakh nauki i inzhenernogo tvorchestva: Trudy tret'ej mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii Regional'nogo Ural'skogo otdeleniya Аkademii inzhenernykh nauk im. А.M. Prokhorova/Pod red. V.G. Lisienko. Ekaterinburg: GOU VPO UGTU-UPI 2004. № 15(45). CH.1. s. 93-95.Vusikhis А.S., Dmitriev А.N. Issledovanie protsessov vosstanovleniya oksidov metallov iz rasplava gazom-vosstanovitelem v barbotiruemom sloe Vestnik UGTU-UPI. Na peredovykh rubezhakh nauki i inzhenernogo tvorchestva: Trudy tret'ej mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii Regional'nogo Ural'skogo otdeleniya Аkademii inzhenernykh nauk im. А.M. Prokhorova/Pod red. V.G. Lisienko. Ekaterinburg: GOU VPO UGTU-UPI 2004. № 15(45). CH.1. s. 93-95.Vusikhis A.S., Dmitriev A.N., Kudinov D.Z., Leontiev L.I. The study of liquid and gas phases interaction during the reduction of metal oxides from the melts by gas reductant in bubbled layer The Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies (MMT-2004), Ariel, Israel. 2004.Vusikhis A.S., Dmitriev A.N., Kudinov D.Z., Leontiev L.I. The study of liquid and gas phases interaction during the reduction of metal oxides from the melts by gas reductant in bubbled layer The Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies (MMT-2004), Ariel, Israel. 2004.Dmitriev A.N., Vusikhis A.S., Sitnikov V.A., Leontiev L.I., Kudinov D.Z. Thermodynamic modeling of iron oxide reduction by hydrogen from the B2O3—CaO—FeO melt in bubbled layer./ Israel Journal of Chemistry, 2007, Volume 47, № 3-4. P. 299 – 302.Dmitriev A.N., Vusikhis A.S., Sitnikov V.A., Leontiev L.I., Kudinov D.Z. Thermodynamic modeling of iron oxide reduction by hydrogen from the B2O3—CaO—FeO melt in bubbled layer./ Israel Journal of Chemistry, 2007, Volume 47, № 3-4. P. 299 – 302.Vusikhis А. S., Kudinov D. Z., Leont'ev L. I. Modelirovanie kinetiki sovmestnogo vosstanovleniya zheleza i nikelya iz mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava vodorodom v barbotiruemom sloe/ ZHFKH, 2008, tom 82, №11, s. 2030-2034.Vusikhis А. S., Kudinov D. Z., Leont'ev L. I. Modelirovanie kinetiki sovmestnogo vosstanovleniya zheleza i nikelya iz mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava vodorodom v barbotiruemom sloe/ ZHFKH, 2008, tom 82, №11, s. 2030-2034.Vusikhis А. S., Kudinov D. Z., Leont'ev L. I. Modelirovanie kinetiki vosstanovleniya nikelya iz mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava vodorodom v barbotiruemom sloe / ZHFKH, 2008, tom 82, №11, s. 2035-2038.Vusikhis А. S., Kudinov D. Z., Leont'ev L. I. Modelirovanie kinetiki vosstanovleniya nikelya iz mnogokomponentnogo oksidnogo rasplava vodorodom v barbotiruemom sloe / ZHFKH, 2008, tom 82, №11, s. 2035-2038.Leont'ev L.I., Vatolin N.А., SHavrin S.V., SHumakov N.S. Pirometallurgicheskaya pererabotka kompleksnykh rud. M., Metallurgiya, 1997, 432 s.Leont'ev L.I., Vatolin N.А., SHavrin S.V., SHumakov N.S. Pirometallurgicheskaya pererabotka kompleksnykh rud. M., Metallurgiya, 1997, 432 s.SHavrin S.V., Zakharov I.N., Ipatov V.V. Kineticheskie zakonomernosti vosstanovleniya shlaka gazom. /Izv АN SSSR, Metallurgiya i gornoe delo, № 3, 1964, s.22-31.SHavrin S.V., Zakharov I.N., Ipatov V.V. Kineticheskie zakonomernosti vosstanovleniya shlaka gazom. /Izv АN SSSR, Metallurgiya i gornoe delo, № 3, 1964, s.22-31.Vusikhis А.S., Dmitriev А.N., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Lisienko V.G. Sposob pererabotki nikel'soderzhashhego zhelezorudnogo syr'ya. S1 , MPK C22B23/00 (2006.01) Patent RF №2280704 ot 27.07Vusikhis А.S., Dmitriev А.N., Kudinov D.Z., Leont'ev L.I., Lisienko V.G. Sposob pererabotki nikel'soderzhashhego zhelezorudnogo syr'ya. S1 , MPK C22B23/00 (2006.01) Patent RF №2280704 ot 27.07

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