Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Термодинамическое моделирование процессов восстановления железа

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-11-825-831

Полный текст:

Аннотация

Одним из перспективных направлений в металлургии является использование железосодержащих отходов, таких как шламы конвертерного производства, железосодержащие концентраты, прокатная окалина, отходы обогащения железных руд и другие. Разработка новых ресурсосберегающих технологий с использованием таких отходов требует предварительных исследований и накопления информации в области теории восстановления железа. В работе рассматриваются процессы восстановления железа из оксидов при различных условиях. Используется метод термодинамического моделирования, основанный на поиске максимума энтропии. Инструментом термодинамического моделирования является программный комплекс «Терра», созданный в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана. Комплекс «Терра» предназначен для расчета термодинамических свойств и состава фаз равновесного состояния произвольных систем с химическими и фазовыми превращениями. С использованием этого программного комплекса проведены исследования процессов восстановления железа различными восстановителями (углеродом, марганцем и кремнием) в модельных термодинамических системах, определены оптимальные условия по температуре и расходам восстановителей. В работе представлены результаты исследования процессов в системе металл - шлак, находящейся в равновесии. Проведен анализ равновесного состояния системы металл - шлак в диапазоне температур 1773 - 1973 К при различном количестве шлака. Определены границы областей протекания окислительно-восстановительных процессов и выполнена оценка влияния компонентов металла на условия восстановления оксидов железа из шлака в металл. Получены зависимости равновесного состава системы от температуры при различных соотношениях металла и шлака и определены оптимальные условия восстановления железа.

Об авторах

И. А. Рыбенко
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Рыбенко Инна Анатольевна - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладных информационных технологий и программирования.

654007, Кемеровская обл. - Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42.



Е. В. Протопопов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

Протопопов Евгений Валентинович – доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов.

654007, Кемеровская обл. - Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42.



Список литературы

1. Люнген Х.Б., Кноп К., Стеффен Р. Современное состояние процессов прямого и жидкофазного восстановления железа // Черные металлы. 2007. № 2. С. 13-25.

2. Юсфин Ю.С., Гиммельфарб А.А., Пашков Н.Ф. Новые процессы получения металла. М.: Металлургия, 1994. 320 с.

3. Цымбал В.П., Мочалов С.П. Создание новых металлургических процессов и принципов управления на основе синергетического подхода // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 2. С. 64-68.

4. Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Дмитриенко В.И., Прошунин И.Е., Голодова М.А. Особенности применения природных и техногенных материалов для легирования и модифицирования стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 8. С. 944-955. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-8-944-954

5. Роменец В.А. Процесс Ромелт. М.: МИСИС, ИД «Руда и Металлы», 2005. 400 с.

6. Кожухов А.А. Энергосберегающие технологии выплавки стали на основе вспенивания сталеплавильных шлаков. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. 357 с.

7. Цымбал В.П., Протопопов Е.В., Рыбенко И.А., Олеников А.А., Кожемяченко В.И., Сеченов П.А. Экологически замкнутая энергометаллургическая технология переработки пылевидных железорудных и угольных отходов обогащения // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 4. С. 507-513. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-4-507-513

8. Sakthivel R., Vasumathi N., Sahu D., Mishra B.K. Synthesis of magnetite powder from iron ore tailings // Powder Technology. 2010. Vol. 201. No. 2. Р. 187-190. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2010.03.005

9. Jiabin C., Wenlong J., Lianghui Y. Survey and evaluation of the iron tailings resources in China // Mineral Resources Development. 2010. No. 3. Р. 60-62.

10. Bates P., Muir A. HIsmelt - low cost iron making. In: Int. Conf. «Commercializing New Hot Metal Processes beyond the Blast Furnace», 2000, June 5-7. Atlanta, Georgia, USA. 2000. Р. 1-12.

11. Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Khodosov I.E. Manufacturing and application of metalized ore-coal pellets in synthetic pig iron smelting // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 142. Article 12068. https://doi.org/10.1088/1757-899X/142/1/012068

12. Inada Y. Improvements in the MIDREX® direct reduction process // R&D Kobe Steel Engineering Reports. 2000. Vol. 50. No. 3. P. 86-89.

13. Mouer A., etc. Direct from MIDREX, 2nd Quarter. 2009. P. 3-9.

14. Kempken J., Kleinschmidt G., Schmale K., Thiedemann U., Gaines H.P., Kopfle J.T. Short route - long-term success, integrated mini-mill solutions by Midrex and SMS Demag // Archives of Metallurgy and Materials. 2008. Vol. 53. No. 2. P. 331-336.

15. Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Моисеев Г.К. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. М.: Металлургия, 1994. 352 с.

16. Белов Г.В., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих систем. М.: изд. МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2013. 96 с.

17. Трусов Б.Г. Программная система ТЕРРА для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах. В кн.: III межд. симпозиум «Горение и плазмохимия». 24-26 августа 2005. Алматы, Казахстан. Алматы: Казак университету 2005. С. 52-57.

18. Golodova M.A., Rozhihina I.D., Nakhrina O.I., Rybenko I.A. Thermodynamic modeling of restoring items converter vanadium slag // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 150. Article 012016. https://doi.org/10.1088/1757-899X/150/1/012016

19. Рыбенко И.А., Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Голодова М.А., Цымбал В.П. Разработка ресурсосберегающих технологий прямого легирования стали на основе методов термодинамического моделирования процессов восстановления металлов в элементарных системах // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 2. С. 91-98. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-91-98

20. Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Рыбенко И.А., Ходосов И.Е. Разработка основ энергоэффективных процессов металлизации с использованием термодинамического моделирования // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 4. С. 237-244. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-4-237-244


Рецензия

Для цитирования:


Рыбенко И.А., Протопопов Е.В. Термодинамическое моделирование процессов восстановления железа. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(11):825-831. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-11-825-831

For citation:


Rybenko I.A., Protopopov E.V. Thermodynamic modeling of iron recovery processes. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(11):825-831. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-11-825-831

Просмотров: 98


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


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