Thermodynamic modeling of chemical and phase transformations in a weltz-slag ‒ carbon system


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-5-45-49

Full Text:




Abstract

The chemical and phase transformations in the the weltzslag ‒ carbon system in the range 1700‒2100 K and a pressure of 0,1 MPa were simulated. It was found that the maximum degree of transition of iron to condensed Fe<sub>3</sub>Si is from 34,7 % at 1800 K to 99,9 % at 2100 K, and to the Fe<sub>5</sub>Si<sub>3</sub> compound from 47,7 % at 1900 K to 45,6 % at 2000 K. as the temperature rises, iron begins to move into the gas phase. Silicon, in comparison with iron, is more difficult to recover and, as the temperature rises, begins to pass into the gas phase. The degree of transition of nonferrous metals Zn, Cd and Pb to the gas phase is 99,99 % over the entire temperature range. Modeling made it possible to analyze the possibility of obtaining ferrosilicon from technogenic non-ferrous metallurgy wastes by the method of electric melting in an electric arc furnace.

About the Authors

A. S. Kolesnikov
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


G. S. Kenzhibaeva
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


N. E. Botabaev
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


A. N. Kutzhanova
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


G. M. Iztleuov
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


A. Zh. Suigenbaeva
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


Kh. A. Ashirbekov
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


O. G. Kolesnikova
Южно-Казахстанский государственный университет имени М. О. Ауэзова; Алматинский технологический университет
Kazakhstan


References

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.


Supplementary files

For citation: Kolesnikov A.S., Kenzhibaeva G.S., Botabaev N.E., Kutzhanova A.N., Iztleuov G.M., Suigenbaeva A.Z., Ashirbekov K.A., Kolesnikova O.G. Thermodynamic modeling of chemical and phase transformations in a weltz-slag ‒ carbon system. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(5):45-49. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-5-45-49

Views: 266

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)