Фізико-хімічні закономірності комплексного відновлення хроміту заліза
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро
Abstract
UKR: Досліджено фізико-хімічні закономірності комплексного відновлення багатокомпонентної шихти в умовах відсутності рідких фаз з метою одержання губчастих лігатур. До складу шихти включено як прості оксиди, так і складні оксидні сполуки. Відновлення відбувалось за рахунок вуглецю та газів (СО і Н2), а також за участю карбідної фази, яка утворювалась в процесі відновлення. Показано залежність фазового складу продуктів відновлення від вихідних співвідношень O/(C+H) і C/H, а також можливість наявності в продуктах металічного заліза при збільшенні співвідношення C/H й утворенні на основі (1/60 Fe3C+1/3 Cr3C2) складного карбіду. Температурні межі появи металевих і карбідних фаз було теоретично визначено на основі термодинамічного моделювання системи Cr–Fe–C–O–H з використанням програми HSC Chemistry 5.1, а також за результатами рентгенофазового аналізу продуктів відновлення. Виконано розрахунок рівноважного складу газової фази процесу комплексного відновлення хроміту заліза в різних умовах. З метою оцінювання кінетичних особливостей відновлення хроміту заліза здійснено дослідження швидкості процесу комплексного відновлення Fe(CrO2)2 в умовах хімікокаталітичної дії на нього. Як каталітичні добавки використано солі лужних металів (калію та натрію). Досліджено вплив температури, складу відновника, виду та кількості каталітичної добавки на швидкість процесу. Встановлено вид та оптимальну частку добавки та проаналізовано механізм впливу каталітичної добавки на кінетичні характеристики процесу комплексного відновлення хроміту заліза.
ENG: Physicochemical patterns of complex reduction of multicomponent charge have been studied in the absence of liquid phases in order to obtain spongy ligatures. The charge contained both simple oxides and complex oxide compounds. The reduction was conducted being realized at the expense of carbon and gases (CO and H2) as well as with the participation of the carbide phase, which was formed during the reduction process. The dependence of the phase composition of the reduction products on the initial ratios O/(C+H) and C/H was determined. The possibility of the presence of Femet in the products was shown at increasing the C/H ratio and the formation of complex carbide based on (1/60 Fe3C+1/3 Cr3C2). The temperature limits of the appearance of metallic and carbide phases have been theoretically determined based on both thermodynamic modeling of the system Cr–Fe–C–O–H using the software HSC Chemistry 5.1 and the results of X-ray phase analysis of the reduction products. The equilibrium composition of the gas phase for the complex reduction of iron chromite under different conditions was calculated. To evaluate the kinetic features of the reduction of iron chromite, the rate of the complex reduction of Fe(CrO2)2 was determined under conditions of chemical-catalytic action. Salts of alkali metals (potassium and sodium) were used as catalytic additives. The influence of temperature, reducing agent composition and the nature and amount of catalytic additive on the process rate was investigated. Conclusions on the type and optimal proportion of additives have been made. The mechanism of influence of catalytic additives on the kinetic characteristics of the complex reduction of iron chromite was analyzed.
ENG: Physicochemical patterns of complex reduction of multicomponent charge have been studied in the absence of liquid phases in order to obtain spongy ligatures. The charge contained both simple oxides and complex oxide compounds. The reduction was conducted being realized at the expense of carbon and gases (CO and H2) as well as with the participation of the carbide phase, which was formed during the reduction process. The dependence of the phase composition of the reduction products on the initial ratios O/(C+H) and C/H was determined. The possibility of the presence of Femet in the products was shown at increasing the C/H ratio and the formation of complex carbide based on (1/60 Fe3C+1/3 Cr3C2). The temperature limits of the appearance of metallic and carbide phases have been theoretically determined based on both thermodynamic modeling of the system Cr–Fe–C–O–H using the software HSC Chemistry 5.1 and the results of X-ray phase analysis of the reduction products. The equilibrium composition of the gas phase for the complex reduction of iron chromite under different conditions was calculated. To evaluate the kinetic features of the reduction of iron chromite, the rate of the complex reduction of Fe(CrO2)2 was determined under conditions of chemical-catalytic action. Salts of alkali metals (potassium and sodium) were used as catalytic additives. The influence of temperature, reducing agent composition and the nature and amount of catalytic additive on the process rate was investigated. Conclusions on the type and optimal proportion of additives have been made. The mechanism of influence of catalytic additives on the kinetic characteristics of the complex reduction of iron chromite was analyzed.
Description
В. Петренко: ORCID 0000-0001-5017-1674
Keywords
хроміт заліза, комплексне відновлення, лігатура, термодинамічне моделювання, ступінь відновлення, каталітичні добавки, iron chromite, complex reduction, ligature, thermodynamic modeling, extent of reduction, catalytic additive, КІВтаУП, КТОМП (ІПБТ)
Citation
Гришин О. М., Петренко В. О., Соколова Л. О. Фізико-хімічні закономірності комплексного відновлення хроміту заліза. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii. 2022. № 1. С. 19–28. DOI: 10.32434/0321-4095-2022-140-1-19-28.