Термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе шлак от вельцевания ‒ углерод

Проведено моделирование химических и фазовых превращений в системе шлак от вельцевания ‒ углерод в интервале 1700‒2100 К при давлении 0,1 МПа. Установлено, что максимальная степень перехода железа в конденсированный Fe₃Si от 34,7 % при 1800 К до 99,9 % при 2100 К, а в соединение Fe₅Si₃ от 47,7 % при 1900 К до 45,6 % при 2000 К. При дальнейшем повышении температуры железо начинает переходить в газовую фазу. Кремний в сравнении с железом восстанавливается труднее и с повышением температуры начинает переходить в газовую фазу. Степень перехода цветных металлов Zn, Сd и Pb в газовую фазу составляет 99,99 % во всем температурном интервале. Моделирование позволило проанализировать возможность получения ферросилиция из техногенных отходов цветной металлургии методом электроплавки в дуговой электротермической печи.

шлак от вельцевания, углерод, термодинамическое моделирование, химические и фазовые превращения, ферросилиций, возгоны цветных металлов,

1. Резниченко, В. А. Комплексное использование руд и концентратов / В. А. Резниченко, М. С. Липихина, А. А. Морозов [и др.]. ― М. : Наука, 1989. ― 72 с.

2. Гельманова, З. С. Особенности образования и использования вторичных ресурсов в металлургическом производстве / З. С. Гельманова, Д. М. Жаксыбаев // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. ― 2016. ― № 7, часть 5. ― С. 749‒753. URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9954 (дата обращения: 23.01.2020).

3. Аксенова, Л. Л. Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии / Л. Л. Аксенова, Л. В. Хлебенских // Технические науки в России и за рубежом : материалы III Междунар. науч. конф. (Москва, июль 2014 г.). ― М. : Буки-Веди, 2014. ― С. 106‒108. URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/90/5669/ (дата обращения: 23.01.2020).

4. Кенжалиев, Б. К. О концепции развития рационального использования минерального, техногенного сырья и вторичных металлов для организации производства 4-го и 5-го переделов в металлургическом комплексе Республики Казахстан / Б. К. Кенжалиев // Комплексное использование минерального сырья. ― 2001. ― № 6. ― С. 117‒136.

5. Маннанова, Г. В. Техника и технология утилизации твердых отходов / Г. В. Маннанова. ― М. : Знание, 2007. ― 24 с.

6. Аксенова, Л. Л. Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии / Л. Л. Аксенова, Л. В. Хлебенских // Технические науки в России и за рубежом : материалы III Междунар. науч. конф. (Москва, июль 2014 г.). ― М. : Буки-Веди, 2014. ― С. 106‒108. URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/90/5669/ (дата обращения: 23.01.2020).

7. Кожахан, А. К. Научно-технологический анализ вторичной переработки техногенных отходов энергетики и горно-химических предприятий / А. К. Кожахан, Ш. М. Умбетова // Молодой ученый. ― 2009. ― № 12. ― С. 54‒57. URL https://moluch.ru/archive/12/898/ (дата обращения: 23.01.2020).

8. Новая технологическая революция: вызовы и возможности для России : экспертно-аналитический доклад ; под науч. рук. В. Н. Княгинина. ― М. : ЦСР, 2017. ― 136 с.

9. Чантурия, В. А. Инновационные процессы глубокой и комплексной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов / В. А. Чантурия, И. В. Шадрунова, О. Е. Горлова // Междунар. науч.-практ. конф. «Эффективные технологии производства цветных, редких и благородных металлов». ― Алматы : ИМиО, 2018. ― С. 7‒13. https://doi.org/10.31643/2018-7.45.

10. Чантурия, В. А. Современное состояние и основные научные направления в области обогащения полезных ископаемых / В. А. Чантурия // Современные процессы комплексной и глубокой переработки труднообогатимого минерального сырья (Плаксинские чтения ‒ 2015) : материалы междунар. совещ. ― Иркутск, 2015. ― С. 3‒5.

11. Kolesnikov, A. S. Kinetic investigations into the distillation of nonferrous metals during complex processing of waste of metallurgical industry / A. S. Kolesnikov // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. ― 2015. ― Vol. 56, № 1. ― Р. 1‒5. https://doi.org/10.3103/S1067821215010113.

12. Nurumgaliev, A. K. Properties of steel reduced by means of ferrosilicoalumobarium. / A. K. Nurumgaliev, A. A. Amenova, G. E. Akhmetova, U. A. Saduakas // Steel in Translation. ― 2017. ― № 47. ― P. 618‒622. https://doi.org/10.3103/S0967091217090108.

13. Satbaev, B. N. Environmental technology for the integrated disposal of man-made wastes of the metallurgical industry: self-curing, chemically resistant refractory mass / B. N. Satbaev, A. I. Koketaev, Е. O. Aimbetova [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2019. ― Vol. 60, № 3. ― P. 318‒322. https://doi.org/10.1007/s11148-019-00360-8.

14. Сатбаев, Б. Н. Природоохранная технология комплексной утилизации техногенных отходов металлургической промышленности: самоспекающаяся химически стойкая огнеупорная масса / Б. Н. Сатбаев, А. И. Кокетаев, Э. О. Аймбетова [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 6. ― С. 64‒68.

15. Abdrakhimova, E. S. Study of acid-resistant material properties based on non-ferrous metallurgy waste using regression analysis / E. S. Abdrakhimova // Refract. Ind. Ceram. ― 2016. ― Vol. 56, № 5. ― P. 510‒516. https://doi.org/10.1007/s11148-016-9878-9.

16. Абдрахимова, Е. С. Исследование характеристик кислотоупоров на основе отходов цветной металлургии с применением регрессионного анализа / Е. С. Абдрахимова // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 9. ― С. 54‒61.

17. Ferreira, Welington L. Incorporation of residues from the minero-metallurgical industry in the production of clay-lime brick / Welington L. Ferreira, Erica L. Reis, Rosa M. F. Lima // Journal of Cleaner Production. ― 2015. ― Vol. 87. ― P. 505‒510. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.09.013.

18. Iluţiu-Varvara, Dana-Adriana. Researching the hazardous potential of metallurgical solid wastes / DanaAdriana Iluţiu-Varvara // Pol. J. Environ. Stud. ― 2016. ― Vol. 25, № 1. ― P. 147―152. https://doi.org/10.15244/pjoes/60178.

19. Peng, Zhiwei. Slag metallurgy and metallurgical waste recycling / Zhiwei Peng, Dean Gregurek, Christine Wenzl, Jesse F. White // JOM. ― 2016. ― Vol. 68, № 9. ― P.2313―2315. https://doi.org/10.1007/s11837-016-2047-2.

20. Khoroshavin, L. B. Problems of technogenic resources / L. B. Khoroshavin, V. A. Perepelitsyn, D. K. Kochkin // Refract. Ind. Ceram. ― 1998. ― Vol. 39, № 9/10. ― P. 366‒368. https://doi.org/10.1007/BF02770604.

21. Трусов, Б. Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация : дисс. ... докт. техн. наук / Б. Г. Трусов. ― М. : МГТУ, 1984. ― 292 с.

22. Kolesnikov, A. S. Chemical and phase transitions in oxidized manganese ore in the presence of carbon / A. S. Kolesnikov, I. V. Sergeeva, N. E. Botabaev [et al.] // Steel in Translation. ― 2017. ― Vol. 47, № 9. ― P. 605‒609. https://doi.org/10.3103/S0967091217090078.

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

24. Белов, Г. В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы / Г. В. Белов. ― М. : Научный Мир, 2002. ― 184 с.

25. Моисеев, Г. К. Температурные зависимости приведенной энергии Гиббса некоторых неорганических веществ / Г. К. Моисеев, Н. А. Ватолин, Л. А. Маршук, Н. И. Ильиных. ― Екатеринбург : Институт металлургии УрО РАН, 1997. ― 231 с.

26. Nadirov, K. S. Examination of optimal parameters of oxy-ethylation of fatty acids with a view to obtaining demulsifiers for deliquefaction in the system of skimming and treatment of oil a method to obtain demulsifier from fatty acids / K. S. Nadirov, M. K. Zhantasov, G. Zh. Bimbetova [et al.] // Chimica oggi. ― 2016. ― Vol. 34, № 1. ― P. 72‒77.

27. Nadirov, K. S. The study of the gossypol resin impact on adhesive properties of the intermediate layer of the pipeline three-layer rust protection coating / K. S. Nadirov, M. K. Zhantasov, B. A. Sakybayev [et al.] // Int. J. Adhes. Adhes. ― 2017. ― Vol. 78. ― P. 195‒199. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2017.07.001.

28. Bondarenko, V. P. Study of a reagent-emulsifier for the preparation of reverse water-oil emulsions used for well-killing [In Russian] / V. P. Bondarenko, K. S. Nadirov, V. G. Golubev // Neftyanoe Khozyaystvo ― Oil Industry. ― 2017. ― № 1. ― P. 58‒60. OIJ-2017-01-058-060-RU.

29. Taimasov, B. T. Development and testing of lowenergy-intensive technology of receiving sulphateresistant and road portlandcement / B. T. Taimasov, B. K. Sarsenbayev, T. M. Khudyakova [et al.] // Eurasian Chem. Tech. J. ― 2017. ― Vol. 19, № 4. ― P. 347‒355. https://doi.org/10.18321/ectj683.

30. Zhanikulov, N. N. Receiving portland cement from technogenic raw materials of South Kazakhstan portlandcement / N. N. Zhanikulov, T. M. Khudyakova, B. T. Taimasov [et al.] // Eurasian Chem. Tech. J. ― 2019. ― Vol. 21, № 4. ― P. 334‒340. https://doi.org/10.18321/ectj890.

31. Khudyakova, T. M. Optimization of raw material mixes in studying mixed cements and their physicomechnical properties / T. M. Khudyakova, A. S. Kolesnikov, В. E. Zhakipbaev [et al.] // Refract. Ind. Ceram. ― 2019. ― Vol. 60, № 1. ― P. 76‒81. https://doi.org/10.1007/s11148-019-00312-2.

32. Худякова, Т. М. Оптимизация сырьевых смесей с исследованием получения смешанных цементов и их физико-механических характеристик / Т. М. Худякова, А. С. Колесников, Б. Е. Жакипбаев [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 1. ― С. 59‒64. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-1-59-64.