Термодинамічне дослідження одержання губчастих лігатур при спільному відновленні хромітового і магнетитового концентратів
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Використання багатокомпонентних губчастих лігатур, отриманих за технологією твердофазного відновлення, дозволяє знизити енергетичні витрати та підвищити ефективність використання легуючих добавок. Метою даної роботи є розробка фізико-хімічних основ процесів отримання багатокомпонентних лігатур на основі хрому. Дослідження спільного відновлення хромітового та магнетитового концентратів проведено з використанням термодинамічного та кінетичного аналізу. Термодинамічне моделювання виконано з використанням програмного комплексу HSC Chemistry 5.1. Отримано дані про температури початку відновлення, а також склад рівноважної газової фази системи, що аналізується. Кінетичні дослідження представлені залежностями ступеня відновлення часу для різних умов процесу. Отримані дані проаналізовані, спираючись на діаграму Cr-Fe-O. Результати термодинамічних розрахунків свідчать про роздільне відновлення як для концентратів, що аналізуються, так і заліза та хрому в хромітовому концентраті. Разом про те, рівноважний склад газової фази відновлення Fe(CrO2)2 показав досить близькі значення для заліза і хрому. Показано можливі фазові перетворення при сумісному твердофазному відновленні хромітового та магнетитового концентратів. Набули розвитку деякі уявлення про механізм та особливості процесу в залежності від температури, співвідношень О/С та Fe/Cr. Показано, що завершальна фаза відновлення заліза магнетиту (FeO→Fe) проходить паралельно з початковою фазою відновлення заліза з хроміту. Завершальна фаза відновлення заліза хроміту накладається на початок відновлення хрому. Разом з тим показано, що на початковій стадії не відбувається формування шпінельної фази, пріоритетний розвиток набувають процеси відновлення та карбідоутворення. Результати кінетичних досліджень свідчать про можливість організації спільного відновлення мінеральної сировини у сфері помірних температур. Фізико-хімічний аналіз дозволяє визначити деякі технологічні параметри.
ENG: The use of multicomponent spongy master alloys obtained by the technology of solid-phase reduction makes it possible to reduce energy costs and increase the efficiency of the use of alloying additives. The purpose of this work is to develop the physical and chemical foundations of the processes for obtaining multicomponent ligatures. The study of the joint reduction of chromite and magnetite concentrates was carried out using thermodynamic and kinetic analysis. Thermodynamic modeling was performed using the HSC Chemistry 5.1 software package. Data were obtained on the temperatures of the beginning of reduction, as well as on the composition of the equilibrium gas phase of the analyzed system. Kinetic studies are presented as dependences of the degree of recovery on time for various process conditions. The data obtained are analyzed based on the Cr-Fe-O diagram. The results of thermodynamic calculations testify to the separate reduction of both concentrates and iron and chromium in the chromite concentrate. At the same time, the equilibrium composition of the Fe(CrO2)2 reduction gas phase showed fairly close values for iron and chromium. Possible phase transformations during the joint solid-phase reduction of chromite and magnetite concentrates are shown. Some ideas about the mechanism and features of the process have been developed depending on the temperature, O/C and Fe/Cr ratios. It is shown that the final phase of iron reduction from magnetite (FeO→Fe) runs in parallel with the initial phase of iron reduction from chromite. The final phase of the reduction of chromite iron is superimposed on the beginning of the reduction of chromium. At the same time, it was shown that at the initial stage, the formation of the spinel phase does not take place, the priority development is given to the process of reduction and carbide formation. The results of kinetic studies indicate the possibility of organizing the joint reduction of mineral raw materials (a mixture of chromite and magnetite concentrates) in the region of moderate temperatures. Physico-chemical analysis makes it possible to determine some technological parameters.
ENG: The use of multicomponent spongy master alloys obtained by the technology of solid-phase reduction makes it possible to reduce energy costs and increase the efficiency of the use of alloying additives. The purpose of this work is to develop the physical and chemical foundations of the processes for obtaining multicomponent ligatures. The study of the joint reduction of chromite and magnetite concentrates was carried out using thermodynamic and kinetic analysis. Thermodynamic modeling was performed using the HSC Chemistry 5.1 software package. Data were obtained on the temperatures of the beginning of reduction, as well as on the composition of the equilibrium gas phase of the analyzed system. Kinetic studies are presented as dependences of the degree of recovery on time for various process conditions. The data obtained are analyzed based on the Cr-Fe-O diagram. The results of thermodynamic calculations testify to the separate reduction of both concentrates and iron and chromium in the chromite concentrate. At the same time, the equilibrium composition of the Fe(CrO2)2 reduction gas phase showed fairly close values for iron and chromium. Possible phase transformations during the joint solid-phase reduction of chromite and magnetite concentrates are shown. Some ideas about the mechanism and features of the process have been developed depending on the temperature, O/C and Fe/Cr ratios. It is shown that the final phase of iron reduction from magnetite (FeO→Fe) runs in parallel with the initial phase of iron reduction from chromite. The final phase of the reduction of chromite iron is superimposed on the beginning of the reduction of chromium. At the same time, it was shown that at the initial stage, the formation of the spinel phase does not take place, the priority development is given to the process of reduction and carbide formation. The results of kinetic studies indicate the possibility of organizing the joint reduction of mineral raw materials (a mixture of chromite and magnetite concentrates) in the region of moderate temperatures. Physico-chemical analysis makes it possible to determine some technological parameters.
Description
А. Надточій: ORCID 0000-0001-5077-0562; В. Петренко: ORCID 0000-0001-5017-1674
Keywords
твердофазне відновлення, хромітовий та магнетитовий концентрати, кисневий потенціал, фазова діаграма Cr-Fe-O, solid-phase reduction, chromite and magnetite concentrates, oxygen potential, Cr-Fe-O phase diagram, КТОМП, КІВтаУП
Citation
Гришин О. М., Надточій А. А., Петренко В. О., Корохова А. В. Термодинамічне дослідження одержання губчастих лігатур при спільному відновленні хромітового і магнетитового концентратів. Теорія і практика металургії. 2021. № 4 (129). С. 48–55. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.4.2021.06.