Научная статья на тему 'МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ (НИКЕЛЯ, МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА) ИЗ ОКСИДНЫХ РАСПЛАВОВ КОНВЕРТИРОВАННЫМ МЕТАНОМ'

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ (НИКЕЛЯ, МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА) ИЗ ОКСИДНЫХ РАСПЛАВОВ КОНВЕРТИРОВАННЫМ МЕТАНОМ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
134
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
iPolytech Journal
ВАК
Ключевые слова
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / ВОССТАНОВЛЕНИЕ / КОНВЕРТИРОВАННЫЙ ГАЗ / БАРБОТАЖ / ОКСИДНЫЙ РАСПЛАВ / ЖЕЛЕЗО / THERMODYNAMIC MODELING / REDUCTION / CONVERTED GAS / BUBBLING / OXIDE MELT / IRON

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Вусихис Александр Семенович, Леонтьев Леопольд Игоревич, Селиванов Евгений Николаевич, Ченцов Виктор Павлович

Цель - оценка возможности использования метана различных методов конверсии (СО2, Н2О, О2) для совместного восстановления железа и цветных металлов (никеля, меди, свинца и цинка) из оксидных расплавов B2O3-CaO-Fe2O3-МеО в интервале температур 1273-1673 К. Для термодинамического моделирования применена методика, позволяющая оценить изменения в составах фаз в зависимости от количества введенного восстановителя, и отличающаяся от известных проведением последовательных расчетных циклов с выводом из состава рабочего тела образовавшихся газов и металлической фазы. Установлено, что, независимо от состава газа, процесс протекает в несколько этапов. При совместном восстановлении железа и никеля (свинца или цинка) на первом этапе происходит восстановление Fe2O3 до Fe3O4 и FeO. Содержание Fe2O3 уменьшается, а содержания FeO и Fe3O4 увеличиваются (к концу содержание последнего достигает максимального значения). На втором этапе имеет место переход Fe3O4 → FeO, когда значения содержания Fe2O3 и Fe3O4 снижаются до следов, на третьем этапе появляется металлическая фаза. При совместном восстановлении железа и меди по изменению величин содержаний оксидов железа процесс можно разделить на три этапа, а по содержаниям CuO и Cu2O - на два. По железу первый этап заканчивается в момент достижения максимального значения содержания магнетита, второй - при появлении металлической фазы. По меди первый этап включает переход CuO в Cu2O и достижение максимального значения содержания Cu2O, а второй - восстановление меди из Сu2O. Показано, что наиболее эффективным восстановителем является газ с повышенной долей водорода, соответствующий паровой конверсии метана. Полученные результаты позволяют прогнозировать показатели процесса восстановления металлов в ходе барботажа оксидных систем продуктами конверсии метана и будут полезны для создания технологий селективного восстановления металлов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Вусихис Александр Семенович, Леонтьев Леопольд Игоревич, Селиванов Евгений Николаевич, Ченцов Виктор Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SIMULATION OF COMBINED REDUCTION OF IRON AND NON-FERROUS METALS (NICKEL, COPPER, LEAD AND ZINC) FROM OXIDE MELTS BY CONVERTED METHANE

The purpose of the article is to assess the application possibility of methane of various conversion methods (СО2, Н2О, О2) for combined reduction of iron and non-ferrous metals (nickel, copper, lead and zinc) from B2O3-CaO-Fe2O3-МеО oxide melts in the temperature range of 1273-1673 K. Thermodynamic modeling is carried out using a technique, which allows to estimate the variations in phase compositions depending on the amount of the reducing agent induced. The technique differs from the known ones by sequential calculation cycles with the removal of the formed gases and the metal phase from the working fluid composition. It is found that regardless of gas composition the process goes on in several stages. In the case of the combined reduction of iron and nickel (lead or zinc), the first stage is reduction of Fe2O3 to Fe3O4 and FeO. The content of Fe2O3 decreases, while the contents of FeO and Fe3O4 increase (at the end of the stage the content of Fe3O4 reaches its maximum value). At the second stage, there is the transition of Fe3O4 → FeO when the values of the contents of Fe2O3 and Fe3O4 decrease to negligible values. The third stage features the manifestation of the metallic phase. In the case of the combined reduction of iron and copper, the process can be divided into three stages according to the variations of the content of iron oxides, and into two stages according to the variations of the content of CuO and Cu2O. The first stage of iron reduction ends at the moment when the content of magnetite reaches its maximum value, the second stage finishes when the metallic phase appears. The first stage of copper reduction includes the transition of CuO to Cu2O and achievement of the maximum value of Cu2O content. The second stage includes the reduction of copper from Cu2O. A gas with the increased content of hydrogen, which corresponds to methane steam reforming is shown to be the most effective reducing agent. The results obtained make it possible to predict the parameters of the metal reduction process during oxide systems bubbling by methane conversion products. The results will be useful for the development of technologies for selective reduction of metals.

Текст научной работы на тему «МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ (НИКЕЛЯ, МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА) ИЗ ОКСИДНЫХ РАСПЛАВОВ КОНВЕРТИРОВАННЫМ МЕТАНОМ»

Оригинальная статья / Original article УДК 669.15-198

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1113-1125

Моделирование совместного восстановления железа и цветных металлов (никеля, меди, свинца и цинка) из оксидных расплавов конвертированным метаном

© А.С. Вусихис, Л.И. Леонтьев, Е.Н. Селиванов, В.П. Ченцов

Институт металлургии Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

Резюме: Цель - оценка возможности использования метана различных методов конверсии (СО2, Н2О, О2) для совместного восстановления железа и цветных металлов (никеля, меди, свинца и цинка) из оксидных расплавов B^-CaO-Fe^-МеО в интервале температур 1273-1673 К. Для термодинамического моделирования применена методика, позволяющая оценить изменения в составах фаз в зависимости от количества введенного восстановителя, и отличающаяся от известных проведением последовательных расчетных циклов с выводом из состава рабочего тела образовавшихся газов и металлической фазы. Установлено, что, независимо от состава газа, процесс протекает в несколько этапов. При совместном восстановлении железа и никеля (свинца или цинка) на первом этапе происходит восстановление Fe2O3 до Fe3O4 и FeO. Содержание Fe2O3 уменьшается, а содержания FeO и Fe3O4 увеличиваются (к концу содержание последнего достигает максимального значения). На втором этапе имеет место переход Fe3O4 ^ FeO, когда значения содержания Fe2O3 и Fe3O4 снижаются до следов, на третьем этапе появляется металлическая фаза. При совместном восстановлении железа и меди по изменению величин содержаний оксидов железа процесс можно разделить на три этапа, а по содержаниям CuO и Cu2O - на два. По железу первый этап заканчивается в момент достижения максимального значения содержания магнетита, второй - при появлении металлической фазы. По меди первый этап включает переход CuO в Cu2O и достижение максимального значения содержания Cu2O, а второй - восстановление меди из Cu2O. Показано, что наиболее эффективным восстановителем является газ с повышенной долей водорода, соответствующий паровой конверсии метана. Полученные результаты позволяют прогнозировать показатели процесса восстановления металлов в ходе барботажа оксидных систем продуктами конверсии метана и будут полезны для создания технологий селективного восстановления металлов.

Ключевые слова: термодинамическое моделирование, восстановление, конвертированный газ, барботаж, оксидный расплав, железо

Благодарности: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту № 18-29-24093.

Информация о статье: поступила в редакцию 24 сентября 2020 г.; поступила после рецензирования и доработки 08 октября 2020 г.; принята к публикации 30 октября 2020 г.

Для цитирования: Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н., Ченцов В.П. Моделирование совместного восстановления железа и цветных металлов (никеля, меди, свинца и цинка) из оксидных расплавов конвертированным метаном. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5. С. 1113-1125. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1113-1125

Simulation of combined reduction of iron and non-ferrous metals (nickel, copper, lead and zinc) from oxide melts by converted methane

Alexander S. Vusikhis, Leopold I. Leontiev, Evgeniy N. Selivanov, Viktor P. Chentsov

Institute of Metallurgy Ural Branch of Russian Academy of Sciences, Yekaterinburg, Russia

Abstract: The purpose of the article is to assess the application possibility of methane of various conversion methods (СО2, Н2О, O2) for combined reduction of iron and non-ferrous metals (nickel, copper, lead and zinc) from B2O3-CaO-Fe^-МеО oxide melts in the temperature range of 1273-1673 K. Thermodynamic modeling is carried out using a technique, which allows to estimate the variations in phase compositions depending on the amount of the reducing agent induced. The technique differs from the known ones by sequential calculation cycles with the removal of the formed gases and the metal phase from the working fluid composition. It is found that regardless of gas composition the process

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

goes on in several stages. In the case of the combined reduction of iron and nickel (lead or zinc), the first stage is reduction of Fe2O3 to Fe3O4 and FeO. The content of Fe2O3 decreases, while the contents of FeO and Fe3O4 increase (at the end of the stage the content of Fe3O4 reaches its maximum value). At the second stage, there is the transition of Fe3O4 ^ FeO when the values of the contents of Fe2O3 and Fe3O4 decrease to negligible values. The third stage features the manifestation of the metallic phase. In the case of the combined reduction of iron and copper, the process can be divided into three stages according to the variations of the content of iron oxides, and into two stages according to the variations of the content of CuO and Cu2O. The first stage of iron reduction ends at the moment when the content of magnetite reaches its maximum value, the second stage finishes when the metallic phase appears. The first stage of copper reduction includes the transition of CuO to Cu2O and achievement of the maximum value of Cu2O content. The second stage includes the reduction of copper from Cu2O. A gas with the increased content of hydrogen, which corresponds to methane steam reforming is shown to be the most effective reducing agent. The results obtained make it possible to predict the parameters of the metal reduction process during oxide systems bubbling by methane conversion products. The results will be useful for the development of technologies for selective reduction of metals.

Keywords: thermodynamic modeling, reduction, converted gas, bubbling, oxide melt, iron

Acknowledgements: The work is carried out under the financial support of the Russian Foundation for Basic Research according to project no. 18-29-24093.

Information about the article: Received September 24, 2020; revised October 8, 2020; accepted for publication on October 30, 2020.

For citation: Vusikhis AS, Leontiev LI, Selivanov EN, Chentsov VP. Simulation of combined reduction of iron and non-ferrous metals (nickel, copper, lead and zinc) from oxide melts by converted methane. Vestnik Irkutskogo gosudarstven-nogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2020;24(5): 1113—1125. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1113-1125

ВВЕДЕНИЕ

Для доизвлечения цветных металлов из шлаков часто используют процессы, в основу которых заложен барботаж расплава конвертированным природным газом [1-3]. Синтез-газ получают в выносных топках при неполном сжигании углеводородов и коэффициенте расхода воздуха (а) меньше единицы. Барботаж синтез-газом шлакового расплава через водоохлаждаемые фурмы в пирометаллурги-ческих агрегатах (фьюминг-печь, конвертер, печь Ванюкова и др.) обеспечивают интенсивный массо- и теплообмен, а также разделение формирующихся продуктов.

Для моделирования восстановления железа и цветных металлов из оксидного расплава предложена методика [4, 5], позволяющая описать процесс путем последовательных термодинамических расчетов. Основное ее отличие от известных методик заключается в проведении расчетных циклов с шаговым приближением к требуемой степени восстановления металлов, с одновременным выводом из состава рабочего тела образовавшихся газов и металлической фазы. Применение методики к действующим и разрабатываемым технологиям позволяет определять, в зависимости от количества введенно-

го газа-восстановителя (У9), следующие величины: содержание оксидов (Омео) в шлаке и металлов (ОМе) в сплавах, коэффициенты перехода компонентов в элементное состояние (фМе) и межфазное распределение элементов. Особенность методики состоит в том, что равновесие определяют для каждой единичной порции газа, вводимой в рабочее тело, а содержание оксидов восстанавливаемых металлов в каждом расчетном цикле принимают из предшествующих данных. Этот подход позволяет моделировать процессы и качественно оценить полноту протекания реакций в пирометаллургических агрегатах, использующих барботаж расплава газом-восстановителем.

В настоящей работе методами термодинамического моделирования проанализированы процессы совместного восстановления железа с никелем, медью, свинцом или цинком. В качестве газа-восстановителя приняты продукты конверсии метана, полученные различными способами.

Введение природного газа или метана в высокотемпературный расплав [6-8] ведет к его термолизу по реакции [9]:

СН4 ^ 2Н2 + С (АН = 74,9 кДж/моль). (1)

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Реакция протекает с поглощением тепла и сопровождается образованием водорода и углерода. Следует отметить, что твердый сажистый углерод не смачивается оксидными расплавами и частично выносится из зоны реакции технологическими газами.

Для повышения реакционной способности природного газа и увеличения коэффициента использования проводят его предварительное конвертирование различными методами1 [10-15]. В зависимости от вида окислителя реализуют кислородную, паровую или угле-кислотную конверсии:

СН4 + 0,502 ^ СО + + 2Н2 (АН = -35,6 кДж/моль); (2)

СН4 + Н2O ^ СО + + 3Н2 (АН = +206,4 кДж/моль); (3)

СН4 + ОД ^ 2СО + + 2Н2 (АН = +248,4 кДж/моль). (4)

Кислородная конверсия метана возможна при любых температурах, в то время как начало конверсии газа водяным паром или диоксидом углерода, вероятно, выше 900 К. При температурах выше 1500 К величины констант равновесия реакций (2)-(4) превышают 1000. Выбор метода конверсии определяет состав образующегося конвертированного газа. Как показали термодинамические расчеты, при низких температурах, помимо водорода и монооксида углерода, в нем присутствуют СН4, СО2 и Н2О. Повышение температуры до 1723 К приводит к завершению реакций (2)-(4), а дальнейший нагрев мало влияет на составы конвертированных газов. Концентрация водорода в продуктах реакций (2)-(4) составляет 66,7; 75,0 и 50,0%, соответственно (остальное СО).

В настоящее время конверсия метана является основным промышленным методом получения водорода и технологических газов, используемых для синтеза аммиака, спиртов, прямого восстановления железа.

Для ее осуществления используют трубчатые печи и шахтные реакторы. К недостаткам указанных технологий относят: необходимость использования дорогостоящего оборудования и катализаторов, обеспечивающих повышение скорости реакций; ведение процесса с избытком окислителя с целью увеличения степени конверсии и предотвращения образования сажистого углерода на поверхности катализатора.

Для компенсации энергетических затрат при проведении конверсии природного газа используют плазмохимические методы [16-19]. Плазменный метод получения конвертированного газа путем пропускания смеси метана и окислителя через плазмотрон обеспечивает высокую степень конверсии, низкое содержание в нем СО2, Н2О и О2 при меньших затратах энергии, чем в традиционных.

В электропечах преобразование энергии происходит за счет электрической плазменной дуги между электродом и расплавом [20, 21]. Дуга представляет собой плазму, поэтому получение конвертированного газа можно осуществить непосредственно в пирометал-лургическом агрегате путем подачи метана и окислителя через полый электрод или фурму, обеспечивающую подвод реагентов в приэлектродную зону. В плазменной зоне природный газ с высокой скоростью взаимодействует с окислителем (водяной пар, кислород или углекислый газ), образуя конвертированный газ, который, проходя через слой оксидного расплава, выполняет функцию восстановителя металлов [6-8].

МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Расчеты проведены по методике [4, 5], ранее использованной для описания процессов восстановления металлов из боратных и силикатных расплавов [3, 22-24]. В основу методики заложены принципы минимизации энергии Гиббса, последовательного измене-

1Кутепов А.Н., Бондарева Т.И., Беренгартен Т.И. Общая химическая технология: учебник. М.: Академкнига, 2004. 405 с.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

ния состава рабочего тела за счет вывода металлических и газообразных продуктов, пошагового приближения к заданному расходу газообразного восстановителя и выявления степеней металлизации по контролируемым элементам. В качестве рабочих тел взяты расплавы систем В2Оз-СаО-Ре2Оз-МеО, где Ме: N1, Си, РЬ и 2п. Соотношение В2О3/СаО принято равным 3.0, что близко соответствует расплаву В2Оз-СаО с эвтектической температурой плавления. Содержание Ре2О3 в рабочем теле составляло 20%, а МеО - по 2%. Моделирование процессов проводилось с учетом известных положений о том, что никель образует с железом растворы в любых соотношениях, в меди железо растворяется в ограниченном количестве, в свинце и цинке железо не растворяется. Сами металлы в рассматриваемом интервале температур (1273-1673 К) частично (РЬ) или полностью (2п) находятся в газообразном состоянии. Соотношения объемов окислителя (У0к) и метана (Усн^ ) в конвертируемой

смеси (У0к / ) соответствуют уравнениям

(2)-(4), откуда рассчитан состав конвертированного газа (табл. 1). Количество продуктов конверсии в единичном цикле расчетов принято равным 7,2 дм3 на 1 кг оксидного рас-

плава. Для упрощения расчетов взаимодействия конвертированного газа с оксидами железа и цветных металлов в боратном расплаве принято, что оксидная и металлическая фазы являются идеальными растворами.

Таблица 1. Составы конвертированных газов, взятых для термодинамических расчетов Table 1. Compositions of converted gases taken for thermodynamic calculations

Метод конверсии Vok / VCHi Состав газа, объем, %

CO H2

Н2О 1,0 25,0 75,0

О2 0,5 33,3 66,7

СО2 1,0 50,0 50,0

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ В203-Са0-Ре203-N10

Процесс совместного восстановления железа и никеля можно разделить на три этапа (рис. 1). На первом этапе происходит уменьшение содержания Ре2О3 в оксидном продукте и увеличение Ре3О4 и РеО. Заканчивается этап при максимальном содержании Ре3О4, величина которого не зависит от состава газа, но меняется с температурой от 8,5% (1273 К) до 7,1% (1673 К).

ь

Рис. 1. Изменение содержаний оксидов железа и никеля в расплаве (а) и степеней восстановления никеля fyNi) и железа fyFe) (b) от количества введенного конвертированного газа (Vg) при 1273 К (метод конверсии: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2) Fig. 1. Variations of the contents of iron and nickel oxides in the melt (а) and reduction degrees of nickel faNi) and iron (yFe) (b) depending on the quantity of the converted gas (Vg) induced at 1273 K (inversion method: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2)

a

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

На втором этапе продолжается увеличение содержания FeO и снижение Fe2Oз и FeзO4. Вследствие уменьшения общей массы расплава (переход кислорода в газ в виде СО2 и Н2О) несколько увеличивается доля в нем оксида никеля (См0). Завершение этапа соответствует началу снижения величины С^о за счет формирования металлической фазы (сплав Ni-Fe). Первый этап завершается при введении в систему 14,4, а второй -28,8 дм3 газа на 1 кг исходного расплава вне зависимости от состава конвертированного газа и температуры.

На третьем этапе происходит монотонное снижение величин Сре203, Сре304 и С^0. Несколько иначе ведут себя значения СРе0. В начале этапа они возрастают за счет снижения массы расплава, а в дальнейшем снижаются с расходом газа. Температура и состав газа мало влияют на ход процесса на первом и втором этапах, и значительно меняет его на третьем (табл. 2 и 3). Чем ниже температура, тем при меньших количествах введенного конвертированного газа металлизация никеля достигает заданной величины и меньшая степень металлизации железа, соответствующая ей, оказывает влияние на процесс и состав конвертированного газа. Чем больше водорода содержится в газе, тем полнее металлизация никеля и железа. Количество конвертированного газа оказывает влияние на состав ферроникеля и степени металлизации никеля и железа. Увеличение

с 95 до 99% требует изменения количества конвертированного газа на 20-25%, при этом содержание никеля в ферроникеле уменьшается на 10-12% за счет дополнительного восстановления железа. С целью снижения расхода исходных газов-восстановителей и увеличения содержания никеля в сплаве сделан технологически значимый вывод: процесс лучше вести до степени металлизации никеля около 80%. В этом случае расход газа будет снижен почти в 2 раза, по сравнению с необходимым для достижения металлизации 99%. Оставшийся в оксидном расплаве никель целесообразно извлекать одновременно с железом с получением легированной стали.

Полученные на примере системы В203-Са0-Ре203-№0 данные позволяют сделать вывод об эффективности использования газа-восстановителя, полученного различными способами конверсии для совместного восстановления железа и никеля из оксидных расплавов. В случае утилизации физического и химического тепла отходящих газов эффективность использования газа паровой и углекислотной конверсии отличается незначительно. Для получения конвертированного газа кислородной конверсии требуется меньшее на 30% количество природного газа, чем в остальных случаях, поэтому его использование эффективно даже в отсутствии утилизации энергии отходящих газов.

Окислитель Т, К Vg, дм3/кг Vch4, дм3/кг CFe2O3, % CFe3O4, % CFeO, % CNiO, % Фж, % фFe, % CNi, %

Н2О 1273 64,8 16,2 0,011 0,059 18,0 0,016 99,3 4,7 69,3

1473 72,0 18,0 0,01 0,030 17,6 0,012 99,5 6,7 61,5

1673 79,2 19,8 0,005 0,017 17,5 0,010 99,5 8,2 56,4

O2 1273 64,8 21,6 0,011 0,060 18,0 0,018 99,2 4,5 70,1

1473 72,0 24,0 0,01 0,032 17,8 0,015 99,3 6,2 63,1

1673 79,2 26,4 0,005 0,017 17,5 0,011 99,5 8,1 56,8

CO2 1273 64,8 16,2 0,012 0,063 18,0 0,023 98,9 4,2 71,8

1473 72,0 18,0 0,01 0,035 17,9 0,024 98,9 5,4 66,2

1673 79,2 19,8 0,006 0,019 17,8 0,025 98,8 6,4 62,2

Таблица 2. Параметры, достигнутые в заключительном цикле расчетов по барботажному восстановлению железа и никеля из оксидного расплава B2O3-CaO-Fe2O3-NiO с использованием конвертированного газа Table 2. Parameters achieved in the final cycle of calculations of iron and nickel bubbling reduction from B2O3-CaO-Fe2O3-NiO oxide melt using the converted gas

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Таблица 3. Параметры, достигнутые в цикле расчетов по восстановлению железа и никеля из оксидного расплава B2O3-CaO-Fe2O3-NiO до значений равных 95,0%

Table 3. Parameters achieved in the cycle of calculations of iron and nickel reduction from B2O3-CaO-Fe2O3-NiO oxide melt up to pNi values equal to 95.0%

Окислитель Т, К Vg, дм3/кг Vch4, дм3/кг ф№, % 9Fe, % CNi, %

Н2О 1273 52,9 13,2 95,0 2,7 78,8

1473 56,2 14,1 95,0 3,7 73,1

1673 59,5 14,9 95,0 4,5 69,2

O2 1273 53,5 17,8 95,0 2,7 79,0

1473 57,5 19,2 95,0 3,7 73,5

1673 60,4 20,1 95,0 4,5 69,2

CO2 1273 54,7 13,7 95,0 2,7 79,3

1473 60,0 15,0 95,0 3,5 74,1

1673 65,0 16,3 95,0 4,3 70,5

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ В20з-Са0-Рв20з-Си0

При расчетах взаимодействия конвертированного газа с оксидами железа и меди в системе В2Оз-СаО-Ре2Оз-СиО учитывали, что образующиеся в результате продукты -металлические медь и железо - ограниченно растворяются друг в друге. Вычисления заканчивали при количестве введенного газа, соответствующем содержанию железа в единичном сплаве (СРе'), которое становилось близким к пределу его растворения в меди при заданной температуре. Это связано с тем, что при дальнейшем восстановлении железа часть его будет переходить в раствор

с медью, а избыточное количество образует отдельную фазу. Используемая для расчетов термодинамического равновесия программа не позволяет оценить равновесия систем с такими параметрами.

Как и в предыдущем случае, при одинаковом количестве введенного в рабочее тело газа, снижение температуры отрицательно влияет на металлизацию железа, но способствует металлизации меди. Повышение доли водорода во вводимом газе повышает степень металлизации как меди, так и железа (рис. 2).

По изменению величин СРе2О3, СРе3О4 и СреО процесс можно разделить на три этапа, а по СсиО и ССи2О - на два. По изменению содержаний оксидов железа первый этап заканчивается в момент достижения максимального значения СРе3О4, второй - при появлении металлической фазы, третий - по завершении процесса в целом. По меди первый этап включает переход СиО в Си2О и достижение максимального значения ССи2О, а второй - восстановление меди из Си2О.

При температуре 1273 К содержания компонентов в продуктах взаимодействия зависит от количества введенного газа, и весьма незначительно от его состава. Процесс протекает в следующей последовательности: на первом этапе по железу содержания Ре2О3 и

a b

Рис. 2. Изменение содержаний оксидов железа и меди в расплаве (а), а также степеней металлизации меди и железа (b) от количества введенного конвертированного газа (Vg) при 1273 К (метод конверсии: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2) Fig. 2. Variations of iron and copper oxide contents in the melt (а) and degrees of copper and iron metallization (b) depending on the amount of the converted gas (Vg) induced at 1273 K (inversion method: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2)

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Си0 уменьшается до 5,6 и 0,18%, а содержания Ре304, Ре0 и Си20 увеличивается до 8,9, 4,9 и 1,7%, соответственно. Количество газа,

о

расходуемого на этап, составляет 14,4 дм /кг. На следующем этапе продолжают увеличиваться значения Срво, почти не меняется значение Сси20, а содержания остальных компонентов уменьшается. Заканчивается этап при расходе газа около 21,6 дм3/кг. Этому моменту соответствует следующий состав оксидного расплава, %: Ре203 - 2,2; Ре304 -6,9; Ре0 - 9,9; Си0 - 0,06; Си20 - 1,7. Третий этап (и процесс в целом) заканчивается, когда содержание железа в единичном корольке сплава становится близким к пределу его растворимости в меди при заданной температуре. Это происходит при расходе газа

о

36,0 дм3/кг. К этому моменту почти завершается переход ионов железа оксидного расплава в низшее валентное состояние (СРе0 достигает 17,8%), а доля высших оксидов железа не превышает 1%. Происходит незначительное его восстановление до металла фе < 0,15%), в то время как значения фСи превышают 98%. Доля оксидов меди в расплаве менее 0,03%. Степени металлизации меди мало зависят от состава конвертированного газа, отличаясь менее чем на 0,3%. Общее содержание железа в формирующемся сплаве не превышает 1,5%.

Повышение температуры до 1673 К влияет на ход процесса. Таким образом, в конце первого этапа (при расходе газа равном 14,4 дм3/кг) содержания Ре203 и Ре304 выше, а Ре0 ниже, чем при 1273 К, и составляют 6,2, 7,3 и 5,8%, соответственно. Этап, включающий переход Си0 в Си20, завершается при большем расходе газа (28,6 дм3/кг), максимальное содержание Си20 приближается к 1,8%, а Си0 - 0,08%. Этап образования металлической меди (табл. 4) оканчивается при расходе 36,0 дм3/кг, ему соответствует содержание железа в единичном сплаве, близкое к 5%. Увеличение доли водорода в газе (изменение метода конверсии) приводит к уменьшению степени металлизации меди от 82,8 до 78,0% и увеличению степени металлизации железа от 0,34 до 0,46%. В связи с этим состав оксидного и металлического расплавов отличается от предыдущего. Со-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

держание Ре0, в зависимости от доли водорода в исходном газе, меняется от 18,6 до 18,1%, высших оксидов железа составляет менее 0,5%, а оксидов меди меняется от 0,3 до 0,4%. Содержание железа в сплаве достигает 5%. Дальнейшее увеличение количества вводимого газа-восстановителя приведет к повышению степени металлизации меди, но одновременно увеличивается и степень ме-

о

таллизации железа. Введение 43 дм3/кг газа позволяет достичь значений фСи около 99%, при этом железо восстанавливается на 1-1,5%. Это приведет к увеличению его содержания в сплаве до 10%, поэтому в ходе охлаждения происходит формирование отдельной фазы с повышенным содержанием железа. Таким образом, температура оказывает значительное влияние на процесс восстановления металлов в рассматриваемой системе. Ее увеличение с 1273 К до 1673 К при расходе газа 360 дм3/кг уменьшает степень металлизации меди на 20%, а железа увеличивает в 3 раза. Зависимость параметров процесса от состава газа также определяется температурой. Таким образом, при 1273 К увеличение доли водорода в газе практически не влияет на параметры восстановления меди и железа, однако при 1673 К это приводит к уменьшению степени металлизации меди и увеличению железа. Исходя из выявленных положений, восстановление необходимо вести при низкой температуре с выделением сплава на основе меди, но для полного извлечения меди из оксидного расплава требуется формирование металлической фазы на основе железа.

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ В2Оз-СаО-Ре2Оз-РЬО

При расчетах взаимодействия конвертированного газа с расплавом В203-Са0-Ре203-РЬ0 учитывали, что железо не растворяется в свинце, и в рассматриваемом интервале температур свинец присутствует как в конденсированном (РЬС), так и газообразном (РЬд) состояниях. Процесс восстановления железа из расплава В203-Са0-Ре203-РЬ0 аналогичен предыдущим (рис. 3).

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Таблица 4. Параметры, достигнутые в заключительном цикле расчетов по восстановлению железа и меди из оксидного расплава B2O3-CaO-Fe2O3-CuO с использованием конвертированного газа

Table 4. Parameters achieved in the final cycle of calculations of iron and copper reduction from B2O3-CaO-Fe2O3-CuO oxide melt using the converted gas

Метод конверсии Т, К 3 Vg, дм /кг 3 Vch4, дм /кг Cfe2o3i % Cfe3o4i % Cfeoi % Ccuol % Ccu2o, % Феи, % фfe, % Ccu, %

Н2О 1273 36,0 9,0 0,15 0,78 17,9 0,0012 0,031 98,3 0,14 98,6

1673 36,0 9,0 0,10 0,33 18,6 0,013 0,31 82,8 0,46 94,9

O2 1273 36,0 12,0 0,15 0,80 17,8 0,0013 0,033 98,2 0,14 98,7

1673 36,0 12,0 0,11 0,36 18,2 0,014 0,34 81,2 0,41 95,3

CO2 1273 36,0 9,0 0,16 0,85 17,8 0,0014 0,035 98,1 0,13 98,7

1673 36,0 9,0 0,12 0,41 18,1 0,016 0,40 78,0 0,34 95,9

a b

Рис. 3. Изменение содержаний оксидов железа и свинца в расплаве (а), степени металлизации свинца и железа (b) от количества введенного газа-восстановителя при 1673 К (метод конверсии: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2) Fig. 3. Variations of iron and lead oxides content in the melt (a) and degrees of lead and iron metallization (b) depending on the amount of reducing gas induced at 1673 K (inversion method: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2)

Первоначально происходит восстановление Ре20з до Ре304 и РеО. Этап завершается, когда содержание Ре304 в расплаве достигает максимума, это происходит при введении 14,4 дм3/кг газа-восстановителя вне зависимости от температуры и типа конверсии газа. Единичные порции отходящего газа в расчетных циклах более чем на 99% состоят из Н2О и СО2. Состав исходного газа мало влияет на изменение содержаний оксидов железа. Завершению первого этапа при 1673 К соответствуют более высокие содержания Ре203 и РеО, но меньшее - Ре304, чем при 1273 К. Максимальное значение СРе304 меняется от 8,5% (1273 К) до 7,1% (1673 К). Металлическое железо появляется при расходе

о

газа 43,2 дм3/кг. Введение газа в количестве

о

50,4 дм3/кг позволяет достичь степени ме-

таллизации железа около 2% (табл. 5). К этому моменту при температуре 1273 К степень металлизации свинца (фрьсум) составляет 99,5%, из которых он на 97% находится в конденсированном состоянии. Началу восстановления свинца до металла соответствует введение в систему 20 дм3/кг газа-восстановителя, а железа до металла - V равные 36,0 дм3/кг. При 1673 К значение фРьсум равно 99,8%, из которого (фРЬд) 75% соответствуют переходу свинца в газовую фазу. Началу восстановления свинца до металла соответствует введение в систему 14 дм3/кг газа-восстановителя, а железа до металла - V равные 36,0 дм /кг. Если заканчивать процесс при значениях V равных 36,0 дм3/кг, металлическое железо в системе будет отсутствовать, а степень металлизации

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Таблица 5. Параметры, достигнутые в заключительном цикле расчетов по восстановлению железа и меди из оксидного расплава B2O3-CaO-Fe2O3-PbO с использованием конвертированного газа

Table 5. Parameters achieved in the final cycle of calculations of iron and copper reduction from B2O3-CaO-Fe2O3-PbO oxide melt using the converted gas

Метод конверсии Т, К УГ дм /кг Vch4, дм3/кг CFe2O3, % CFe3O4, % CFeO, % Срьо, % фРЬсум, % фРЬд, % ?Fe, %

Н2О 1273 50,4 12,6 0,011 0,06 18,4 0,010 99,5 2,47 2,04

1673 50,4 12,6 0,01 0,02 18,4 0,0042 99,8 74,9 2,14

O2 1273 50,4 16,8 0,010 0,06 18,4 0,009 99,6 2,43 1,93

1673 50,4 16,8 0,01 0,02 18,5 0,0047 99,8 75,9 1,86

CO2 1273 50,4 12,6 0,011 0,06 18,4 0,0104 99,5 2,47 1,67

1673 50,4 12,6 0,01 0,02 18,5 0,0058 99,7 78,8 1,26

свинца (фрьсум) составит 96% при 1273 К при его переходе в газовую фазу на 1,5%. Значение фРЬсум составит 77-83% при повышении температуры до 1673 К при его переходе в газовую фазу на 56-58%.

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ В2О3-СаО-Ре2О3-2пО

Взаимодействие конвертированных газов с оксидом цинка в системе В203-Са0-Ре203-2п0 существенно отличается от предыдущих случаев (рис. 4). Таким образом, в интервале температур 1273-1673 К металлизация никеля, меди и свинца начинается тем раньше, чем ниже температура, а близкая к 99% степень металлизации достигнута при расходах газа-восстановителя в количествах равных дм3/кг: для никеля -64,8-79,2; меди - 36,0-43,2; свинца -43,2-50,4. Понижение температуры интенсифицирует процесс и снижает расход газа. Обратная ситуация возникает при восстановлении цинка. Степень металлизации 99,0% достигнута при температуре 1673К и

о

расходе газа около 100 дм3/кг. Температуре 1273 К этому количеству газа соответствует степень металлизации цинка менее 10%. Взаимодействие расплава

В203-Са0-Ре203-2п0 с конвертированными газами протекает так же, как и в ранее рассмотренных системах: происходит восстановление Ре203 до Ре304 и Ре0, максимальное значение Ре304 достигает 8,5% (1273 К) -7,0% (1673 К). Соответствующие этим значениям содержания Ре203 и Ре0 равно 4,0 и 6,7% (1273 К) - 5,0 и 7,4% (1673 К). Единичные порции отводимого газа в расчетных

циклах более чем на 99% состоят из Н2О и СО2 в соответствующих количеству Н2 и СО в рабочем теле пропорциях. Вне зависимости от температуры стадия заканчивается при введении 14,4 дм3/кг газа.

Второй этап завершается достижением максимального содержания Ре0 в расплаве. Для всех рассматриваемых составов конвертированных газов величины СРе0 возрастают с температурой и требуют большего количества вводимого газа. Температуре 1273 К соответствует максимальное значение СРе0, равное 18,3%, которое достигается при расходе газа 36,0 дм3/кг. Для температуры 1673 К значение СРе0, равное 18,7%, имеет место при расходе газа 57,6 дм3/кг. К этому моменту содержания высших оксидов железа составляют сотые доли процента.

Металлизация железа (1273 К) начинается, когда количество введенного газа соста-

о

вит 36,0 дм3/кг. Повышение температуры до 1673 К приводит к сдвигу восстановления в сторону большего расхода газа. В этой температурной области металлизация железа начинается при Уя равном 57,2 дм3/кг. Иначе протекает процесс восстановления цинка. При температуре 1273 К оно начинается с первым циклом. В это время в газовую фазу переходит 10-5% цинка. Количество восстановленного цинка монотонно возрастает с долей введенного газа, и к моменту начала образования железа (36,0 дм3/кг) значения фгп достигают 1%. В дальнейшем цинк восстанавливается с меньшей интенсивностью, чем железо, поэтому при расходе газа 100 дм3/кг степень металлизации цинка составляет около 7%, а железа несколько выше -

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

Рис. 4. Изменение содержаний оксидов железа и цинка в расплаве (a), степеней металлизации цинка и железа (b)

от количества введенного газа-восстановителя при 1673 К (метод конверсии: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2) Fig. 4. Variations of iron and zinc oxides contents in the melt (a) and metallization degrees of zinc and iron (b) depending on the amount of reducing gas induced at 1673K (inversion method: 1 - Н2О, 2 - О2, 3 - СО2)

9%. С повышением температуры интенсивность восстановления цинка значительно возрастает, при 1673 К значения фгп достигают 2,0-2,5% (Vg - 28,8 дм3/кг), а к моменту появления металлического железа (Vg - 57,2 дм3/кг) - 90%. Металлизация цинка достигает 99,0% при фре 5-7%.

Полученные данные показывают, что при совместном восстановлении железа и цинка в интервале температур 1273-1673 К металлизация железа с ростом температур при расходе 100 дм3/кг конвертированного газа незначительно уменьшается, находясь в пределах 5-10%, тогда как процесс восстановления цинка резко интенсифицируется, меняясь с 7 до 99%. Для изготовления такого газа при паровой и углекислотной конверсии требуется

о u о

25 дм3/кг, а кислородной - 33,3 дм3/кг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Методами термодинамического моделирования определена последовательность восстановления металлов в системах В203-Са0-Ре203-Ме0, где Ме - Ni, Cu, Pb,

2п. Установлена стадийность процессов, включающая первоначальное восстановление высших оксидов железа до низшей валентности, и лишь затем восстановление цветных металлов и металлизацию железа. Остаточное содержание оксидов никеля, меди, свинца и цинка в расплаве может быть снижено до сотых долей процента при степени металлизации указанных элементов выше 99% вне зависимости от метода получения конвертированного газа. Одновременно с металлизацией цветных металлов наблюдается образование железа.

Выбор метода конверсии метана влияет на достигаемые технические показатели и пределы регулирования составов формирующихся продуктов в меньшей степени, чем температура. По затратам энергии кислородная конверсия метана более эффективна, чем паровая и углекислотная, т.к. взаимодействие природного газа с кислородом протекает с выделением тепла, а с водяным паром и углекислым газом - с его поглощением, однако требует большего расхода СН4.

Библиографический список

1. Серегин П.С., Попов В.А., Цемехман Л.Ш. Новые методы переработки материалов, содержащих цинк, олово и свинец // Цветные металлы. 2010. № 10. С. 27-33.

2. Диханбаев Б.И., Диханбаев А.Б. Разработка энерго-

сберегающего способа для переработки техногенных отходов // Комплексное использование минерального сырья. 2019. № 4. С. 82-92. https://doi.org/10.31643/2019/6445.41 3. Вусихис А.С., Селиванов Е.Н., Тюшняков С.Н., Чен-

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

цов В.П. Моделирование восстановления металлов из расплавов B2O3-CaO-Fe2O3-ZnO смесями СО-СО2 // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 62. № 4. С. 94-98.

4. 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, 4-9 September 2004). Р. 1-72-1-77.

5. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н., Чен-цов В.П. Mоделирование процесса газового восстановления металлов из многокомпонентного оксидного расплава в барботируемом слое // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 55. № 7. С. 58-63.

6. Федоров А.Н., Малевский А.А, Иденбаум Г.В., Гла-дюк Е.В. Поведение цветных металлов при восстановлении глубоко окисленных шлаков // Цветные металлы. 1995. № 11. С. 7-10.

7. Комков А.А., Камкин Р.И., Кузнецов А.В., Каряев В.И. Особенности извлечения меди из шлаков при восстановлении в условиях барботажа // Цветные металлы. 2018. № 11. С. 21-26. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.11.03

8. Старых Р.В., Пахомов Р.А. Особенности плавки окисленных никелевых руд в агрегате барботажного типа. II. Экспериментальные исследования // Металлы. 2016. № 4. С. 10-14.

9. Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. М.: Аспект-пресс, 1997. 718 с.

10. Петин С.Н., Бурмакина А.В., Кирюшина К.С. Новые энергоэффективные способы производства водорода для генерации электрической и тепловой энергии // Энергетика теплотехнологии. 2018. № 1. С. 2-4.

11. Арутюнов В.С., Крылов О.В. Окислительная конверсия метана // Успехи химии. 2005. Т. 74.

Вып. 12. С. 1216-1245.

https://doi.org/10.1070/RC2005v074n12ABEH001199

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

13. Бондаренко Б.И., Шаповалов В.А., Гармаш Н.И. Технология и теория бескоксовой металлургии. Киев: Наукова думка, 2003. 536 с.

14. Астановский Д.Л., Астановский Л.З., Кустов П.В. Высокоэффективный способ получения синтез-газа // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2017. № 12. С. 29-35.

15. Потемкин Д.И., Усков С.И., Горлова А.М., Кириллов

B.А., Шигаров А.Б., Брайко А.С. [и др.]. Низкотемпературная паровая конверсия природного газа в метано-водородные смеси // Катализ в промышленности. 2020. Т. 20. № 3. С. 184-189. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-3-184-189

16. Пугачева А.А., Разина Г.Н. Плазмохимическая переработка углеродсодержащих соединений // Успехи в химии и химической технологии. 2008. Т. 22. № 6.

C. 65-70.

17. Пушкарев А.И., Сазонов Р.В., Чжу Ай-Мин, Ли Хи-ао-Сонг. Конверсия метана в низкотемпературной плазме // Химия высоких энергий. 2009. Т. 43. № 3. С. 202-208.

18. Рутберг Ф.Г., Братцев А.Н., Кузнецов В.А., Наконечный Г.В., Никонов А.В., Попов В.Е. [и др.] Получение синтез-газа конверсией метана в плазме водяного пара и диоксида углерода // Письма в журнал технической физики. 2014. Вып. 17. С. 1-10.

19. Шарафутдинов З.Г., Константинов В.О., Федосеев В.И., Щукин В.Г. Конверсия природного и попутного нефтяного газов в холодной электронно-пучковой плазме // Прикладная физика. 2017. № 2. С. 13-18.

20. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. Челябинск: Металлургия, 1987. 175 с.

21. Дюдкин Д.А., Кисленко В.В. Производство стали. Т. 1. Процессы выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки. М.: Теплотехник, 2008. 528 с.

22. 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. Vol. 47. Issue 3-4. P. 299-302. https://doi.org/10.1560/IJC.47.3-4.299

23. 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 1. Восстановитель - смесь СО-СО2 // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2018. Т. 61. № 9. С. 731-736. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-9-731-736

24. 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 2. Восстановитель - смесь Н2-Н2О // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2018. Т. 61. № 10. С. 794-799. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-10-794-799

References

1. Seregin PS, Popov VA, Tsemekhman LSh. New processing methods for zinc-, tin- and lead-containing materials. Tsvetnye metally. 2010;10:27-33. (In Russ.)

2. Dikhanbayev BI, Dikhanbayev AB. Development of energy-efficient method for processing industrial waste. Kompleksnoe ispol'zovanie mineral'nogo syr'ja = Complex Use of Mineral Resources. 2019;4:82-92. (In Russ.) https://doi.org/10.31643/2019/6445.41

3. Vusikhis AS, Selivanov EN, Tyushnyakov SN, Chen-tsov VP. Modeling the metal reduction from B2O3-CaO-Fe2O3-ZnO melts with CO-CO2 mixtures. Butlerovskie soobshhenija = Butlerov Communications. 2020;62:4:94-98. (In Russ.)

4. Vusikhis AS, Dmitriev AN, Kudinov DZ, Leontiev LI. The study of liquid and gas phases interaction during the reduction of metal oxides from the melts by gas reductant in

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

bubbled layer. In: The Third International Conference on Mathematical Modeling and Computer Simulation of Materials Technologies MMT-2004. 4-9 September 2004, Ariel. Ariel; 2004, p. 1-72-1-77.

5. Vusikhis AS, Leontiev LI, Selivanov EN, Chentsov VP. Modeling gas reduction of metals from a multicomponent oxide melt in a bubbling layer. Butlerovskie soobshhenija = Butlerov Communications. 2018;55:7:58-63. (In Russ.)

6. Fedorov AN, Malevsky AA, Idenbaum GV,Gladiuk EV. Behavior of non-ferrous metals at deeply oxidized slag reduction. Tsvetnye metally. 1995; 11:7-10.(In Russ.)

7. Komkov AA, Kamkin RI, Kuznetsov AV, Karyaev VI. Copper recovery from slags during gas flush reduction. Tsvetnye metally. 2018;11:21-26. (In Russ.)

8. Starikh RV, Pakhomov RA. Features of oxidized nickel ore smelting in a bubbling unit. II. Experimental research. Metally. 2016;4:10-14. (In Russ.)

9. Fialkov AS. Carbon and carbon-based interlayer compounds and composites. Moscow: Aspect Press; 1997, 718 p. (In Russ.)

10. Petin SN, Burmakina AV, Kiryushina KS. New energy efficient ways of producing hydrogen for generating electrical and thermal energy. Energetika teplotekhnologij = Energetics of Thermal Technology. 2018;1:2-4. (In Russ.)

11. Arutyunov VS, Krylov OV. Oxidative conversion of methane. Uspehi himii. 2005;74 (12):1216-1245. (In Russ.) https://doi.org/10.1070/RC2005v074n12ABEH001199

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Arutyunov VS. Oxidative conversion of natural gas. Moscow: Krasand; 2011, 590 p. (In Russ.)

13. Bondarenko BI, Shapovalov VA, Garmash NI. Technology and theory of cokeless metallurgy. Kiev: Naukova Dumka; 2003, 536 p. (In Russ.)

14. Astanovskiy DL, Astanovskiy LZ, Kustov PV. Highly effective way of synthesis gas production. Neftepere-rabotkai, neftekhimiya. Nauchno-tekhnicheskiye dosti-zheniya i peredovoy opyt. 2017;12:29-35. (In Russ.)

15. Potemkin DI, Uskov SI, Gorlova AM, Kirillov VA, Shi-garov AB, Brayko AS, et al. Low-temperature steam conversion of natural gas to methane-hydrogen mixtures. Kataliz v promyshlennosti. 2020;20:3:184-189. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-3-184-189

Критерии авторства

Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н., Ченцов В.П. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

16. Pugacheva AA, Razina GN. Plasma-chemical processing of carbon-containing compounds. Uspekhi v himii i himicheskoj tekhnologii. 2008;22(6):65-70. (In Russ.)

17. Pushkarev AI, Sazonov RV, Zhu Ai-Min, Li Hiao-Song. Methane conversion in low-temperature plasma. Himiya vysokih energij = High Energy Chemistry. 2009;43(3):202-208. (In Russ.)

18. Rutberg FG, Bratcev AN, Kuznecov VA, Nakonechnyj GV, Nikonov AV, Popov VE, et al. Synthesis-gas production by methane conversion in the plasma of water vapor and carbon dioxide. Pis'ma v zhurnal tekhnicheskoj fiziki. 2014;17:1-10. (In Russ.)

19. Sharafutdinov RG, Konstantinov VO, Fedoseev VI, Shchukin VG. Conversion of the natural and associated petroleum gas in a cold electron-beam plasma. Prikladna-ya fizika. 2017;2:13-18. (In Russ.)

20. Morozov AN. Modern production of steel in arc furnaces. Chelyabinsk: Metallurgiya; 1987, 175 p. (In Russ.)

21. Dyudkin DA, Kislenko VV. Production of steel. Vol. 1. Processes of smelting, out-of-furnace treatment and continuous casting. Moscow: Teplotekhnik; 2008, 528 p. (In Russ.)

22. Dmitriev AN, Vusikhis AS, Sitnikov VA, Leontiev LI, Kudinov DZ. Thermodynamic modeling of iron oxide reduction by hydrogen from the B2O3-CaO-FeO melt in bubbled layer. Israel Journal of Chemistry. 2007;47(3-4):299-302.

https://doi.org/10.1560/IJC.47.3-4.299

23. Vusikhis AS, Leont'ev LI, Kudinov DZ, Selivanov EN. Thermodynamic modeling of nickel and iron reduction from multicomponent silicate melt in bubling process. Report 1. Reducing agent - a mixture of CO - CO2. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61 (9):731-736. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-9-731-736

24. Vusikhis AS, Leont'ev LI, Kudinov DZ, Selivanov EN. Thermodynamic modeling of nickel and iron reduction from multicomponent silicate melt in bubbling process. Report 2. Reducing agent - a mixture OF H2 - H20. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(10):794-799. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-10-794-799

Authorship criteria

Vusikhis A.S., Leontiev L.I., Selivanov E.N., Chentsov V.P. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Вусихис Александр Семенович,

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник,

Институт металлургии УрО РАН,

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, Россия;

!"■■■".! e-mail: vas58@mail.ru

Леонтьев Леопольд Игоревич,

академик, доктор технических наук,

главный научный сотрудник,

Институт металлургии УрО РАН,

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, Россия;

e-mail: pcmlab@mail.ru

Селиванов Евгений Николаевич,

доктор технических наук,

заведующий лабораторией пирометаллургии

цветных металлов,

Институт металлургии УрО РАН,

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, Россия;

e-mail: pcmlab@mail.ru

Ченцов Виктор Павлович,

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник,

Институт металлургии УрО РАН,

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, Россия;

e-mail: cvp44@mail.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Alexander S. Vusikhis,

Cand. Sci. (Eng.),

Senior Researcher,

Institute of Metallurgy UB RAS,

101, Amundsen St., Yekaterinburg 620016, Russia;

[><] e-mail: vas58@mail.ru

Leopold I. Leontiev,

Academician, Dr. Sci. (Eng.),

Chief Researcher,

Institute of Metallurgy UB RAS,

101, Amundsen St., Yekaterinburg 620016, Russia;

e-mail: pcmlab@mail.ru

Evgeniy N. Selivanov,

Dr. Sci. (Eng.),

Head of the Laboratory of Non-Ferrous

Metals Pyrometallurgy,

Institute of Metallurgy UB RAS,

101, Amundsen St., Yekaterinburg 620016, Russia;

e-mail: pcmlab@mail.ru

Viktor P. Chentsov,

Cand. Sci. (Eng.),

Senior Researcher,

Institute of Metallurgy UB RAS,

101, Amundsen St., Yekaterinburg 620016, Russia;

e-mail: cvp44@mail.ru

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(Б):1113-112Б

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.