Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЯ И ЖЕЛЕЗА ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО СИЛИКАТНОГО РАСПЛАВА В ПРОЦЕССЕ БАРБОТАЖА. СООБЩЕНИЕ 3. ВОССТАНОВИТЕЛЬ – КОНВЕРТИРОВАННЫЙ ГАЗ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-12-957-962

Полный текст:

Аннотация

Известный  способ  переработки  окисленных  никелевых  руд  включает  подачу  руды  в  противотоке  с  высокотемпературными  отходящими газами, плавку в барботажной зоне двухзонной печи, подачу углеродсодержащего топлива и кислородсодержащего дутья и получение расплава, который восстанавливается твердым восстановителем в плазменной зоне при нагреве азотом. Основной недостаток этого  спососба – низкое содержание никеля в сплаве, наличие кремния, углерода, хрома и других примесей. Для повышения качества ферроникеля предложено в плазменной зоне использовать конвертированный природный газ, который при обработке плазмой будет являться не только теплоносителем, но и восстановителем. 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 1,8 % NiO – 17,4 % FeO – 13,5 % CaO – 1,9 % MgO – 58,0 % SiO2 – 7,4 % Al2O3 ,  близкой по составу к магнезиальным никелевым рудам. Газ-восстановитель получен в результате кислородной конверсии природного газа с  коэффициентом расхода (α) 0,25, 0,35 и 0,50 (при температуре 1823 К). В результате проведенных расчетов 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 также количества  никеля и железа, восстановленных единичной порцией газа. Независимо от доли водорода и оксида 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. 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. 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. Сравнение результатов с ранее полученными данными по восстановлению металлов из аналогичных расплавов оксидом углерода и водородом показало, что большей эффективностью обладает водород, несколько хуже  показатели при использовании конвертированного газа с α = 0,25. 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  степени  восстановления при использовании конвертированного газа достигают 90 %, в то время как при использовании СО приближаются к 100 %.

Об авторах

А. С. Вусихис
Институт металлургии УрО РАН
Россия

к.т.н., старший научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



Л. И. Леонтьев
Президиум РАН; Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

академик РАН, советник, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник

119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 32а;
119334, Россия, Москва, Ленинский проспект, 49;
119049, Россия, Москва, Ленинский проспект, 4



Д. З. Кудинов
Институт металлургии УрО РАН
Россия

к.т.н., старший научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



Е. Н. Селиванов
Институт металлургии УрО РАН
Россия

д.т.н., заведующий лабораторией пирометалургии цветных металлов

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



Список литературы

1. Роменец В.А., Валавин В.С., Усачев А.Б. Процесс Ромелт / Под общ. ред. В.А. Роменца. – М.: Руда и металлы, 2005. – 399 с.

2. Плавка в жидкой ванне / А.В. Ванюков, В.П. Быстров, А.Д. Васкевич и др. – М.: Металлургия, 1988. – 208 с.

3. Роменец В.А., Валавин В.С., Похвиснев Ю.В. Технологическая оценка реализации процесса Ромелт в классическом и двухзонном вариантах // Металлург. 2014. No 1. С. 45 – 50.

4. Лазарев В.И., Спесивцев А.В., Быстров В.П., Ладин Н.А., Зайцев В.И. Развитие плавки Ванюкова с обеднением шлаков // Цветные металлы. 2000. No 6. C. 33 – 36.

5. Ковган П.А., Волков В.А., Козырев В.В. и др. Экологически чистая технология бескоксовой плавки окисленных никелевых руд // Цветная металлургия. 1994. No 11-12. С. 16 – 17.

6. Федоров А.Н., Комков А.А., Бруэк В.Н., Гнусков Н.А., Крыжановский А.П. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд на Южно-уральском никелевом комбинате // Цветные металлы. 2007. No 12. С. 33 – 37.

7. Ковган П.А., Абуов М.Г., Едильбаев А.И. Перспективные технологии переработки бедных окисленных никелевых руд // Цветные металлы. 2008. No 2. С. 43 – 45.

8. Цымбулов Л.Б., Князев М.В., Цемехман Л.Ш., Кудабаев Е.А., Головлев Ю.И. Анализ различных вариантов технологической схемы переработки окисленных никелевых руд на ферроникель с применением двухзонной печи Ванюкова // Цветные металлы. 2010. No 10. С. 15 – 21.

9. Быстров В.П., Федоров А.Н., Щелкунов В.В., Быстров С.В. Использование процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд // Цветные металлы. 2011. No 8-9. С. 155 – 158.

10. Пахомов Р.А., Старых Р.В. Особенности плавки окисленных никелевых руд в агрегате барботажного типа. I. Термодинамический анализ плавок // Металлы. 2015. No 5. С. 3 – 14.

11. Пат. No 2064516 РФ. Способ переработки окисленных никелевых руд / Ковган П.А., Рогов П.В., Муфтахов А.С., Волков В.А., Козырев В.В., Барсуков В.В.; заявл. 13.07.1994.

12. Грань Н.И., Онищин Б.П., Майзель Е.И. Электроплавка окисленных никелевых руд. – М.: Металлургия, 1971. – 248 с.

13. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. В 3 т. Т. 2. – М.: ООО Наука и Технология, 2001. – 468 с.

14. Жиров Д.М. Применение плазменно-дугового жидкофазного восстановления металлов газами для переработки комплексного сырья // Современная электрометаллургия. 2011. No 3. С. 24 – 27.

15. Пирометаллургическая переработка комплексных руд / Л.И. Леонтьев, Н.А. Ватолин, С.В. Шаврин, Н.С. Шумаков. – М.: Металлургия, 1997. – 432 с.

16. Вусихис А.С., Дмитриев А.Н. Исследование процессов восстановления оксидов металлов из расплава газом-восстановителем в барботируемом слое // Вестник УГТУ-УПИ. 2004. No 15 (45). Ч. 1. С. 93 – 95.

17. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н. Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 1. Восстановитель – смесь СО – СО2 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. No 9. С. 731 – 736.

18. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н. Особенности восстановления никеля и железа из многокомпонентного силикатного расплава при барботаже. Сообщение 2. Восстановитель – смесь Н – Н О // Изв. вуз. Черная металлургия. Т. 61. No 10. С. 794 – 799.

19. Кутепов А.Н., Бондарева Т.И., Беренгартен Т.И. Общая химическая технология. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 405 с.

20. Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. – М.: Красанд, 2011. – 590 с.


Для цитирования:


Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Кудинов Д.З., Селиванов Е.Н. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЯ И ЖЕЛЕЗА ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО СИЛИКАТНОГО РАСПЛАВА В ПРОЦЕССЕ БАРБОТАЖА. СООБЩЕНИЕ 3. ВОССТАНОВИТЕЛЬ – КОНВЕРТИРОВАННЫЙ ГАЗ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(12):957-962. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-12-957-962

For citation:


Vusikhis A.S., Leont’ev L.I., Kudinov D.Z., Selivanov E.N. THERMODYNAMIC MODELING OF NICKEL AND IRON REDUCTION FROM MULTICOMPONENT SILICATE MELT IN BUBBLING PROCESS. REPORT 3. CONVERTED GAS AS A REDUCING AGENT. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(12):957-962. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-12-957-962

Просмотров: 44


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)