Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов железа водородом и оксидом углерода,

Содержание

РЕФЕРАТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Диаграмма состояния железо-кислород 8
1.2 Вюстит 10
1.3 Магнетит 11
1.4 Гематит 12
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 14
2.1 Термодинамический анализ восстановления оксидов железа
оксидом углерода 14
2.1.1 Термодинамический анализ систем «Fe3O4 -FeO-CO-CO2» 14
2.1.2 Термодинамический анализ систем «FeO-Fea-CO-CO^rn «FeO-FeY -CO-CO2» 17
2.1.3 Термодинамический анализ систем«Fe3O4-Fea-CO-CO2» 19
2.1.4 Термодинамический анализ систем «Fe2O3-Fe3O4-CO-CO2» 20
2.1.5 Термодинамический анализ систем
«Fe3O4 -FeO-Fea(FeY )-CO-CO2» 21
2.2 Термодинамический анализ восстановления оксидов железа водородом 22
2.2.1 Термодинамический анализ систем «Fe3O4-FeO-H2-H2O» 22
2.2.2 Термодинамический анализ систем «FeO-Fea-H2-H2O» и
«FeO-FeY -H2-H2O» 23
2.2.3 Термодинамический анализ систем «Fe3O4-Fea-H2-H2O» 25
2.2.4 Термодинамический анализ систем «Fe2O3-Fe3O4-H2-H2O» 27
2.2.5 Термодинамический анализ систем
«Fe3O4-F eO-Fea(FeY )-H2-H2O» 28
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 33
ABSTRACT 35

Введение

Процессы восстановления оксидов металлов газообразными и твердыми восстановителями лежат в основе всех металлургических технологий. Актуальность проблемы требует новых исследований, а порой и корректировки известных результатов теоретических и прикладных работ.
Немаловажная проблема связана с огромными накоплениями промышленных отходов в виде загрязненных мелкодисперсных железосодержащих материалов (пыли и шлама), для утилизации и переработки которых требуется создание экологически чистых и малозатратных технологий. Именно низкотемпературные технологии получения железа из магнетитовых концентратов являются заведомо энергосберегающими процессами. Для их разработок требуются как исследования с реальными промышленными магнетитовыми концентратами, так и методики расчета скорости газового восстановления в конкретных технологических системах.
Изучение низкотемпературного газового восстановления магнетитов остается актуальной задачей. С появлением новых наномагнитных материалов на основе углеродных армированных железом и оксидом железа нанотрубок усилился интерес к исследованиям взаимодействия газовых материалов с восстановителями, а так же к методам их получения, что вызвано задачами научного и прикладного (технологического) характера. Только водородом можно перевести оксиды железа и никеля в металлы внутри углеродныхнанотрубок без разрушения последних.
Актуальность восстановительных процессов требует расширения, а порой и корректировки результатов теоретических и прикладных исследований, правильной трактовки закономерностей существующих и новых технологических процессов. В частности, компьютерное моделирование различных процессов в многокомпонентных и многофазных системах позволяет решать весьма сложные и громоздкие задачи с использованием комплексных методик расчетов.
Целью настоящей работы являются:
• отработка методики расчета четырехфазных равновесий в гетерогенных системах;
• расчет фазовых равновесий в системах «Fe2O3 - Fe3O4 - FeO - Fe» с газовыми фазами H2 - H2O и CO - CO2;
• определение границ стабильного существования железа и его оксидов в равновесии с газовыми фазами H2 - H2O и CO - CO2.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Заключение

В результате проделанной работы:
• ознакомился с литературой по данной проблеме;
• отработал методику расчета термодинамических параметров систем;
• рассчитал равновесные параметры газовых смесей в системах: соксидомуглерода - «Fe3O4 -FeO-CO-CO2», «FeO-Fea-CO-CO2»,
«FeO-Fey -СО-СО2», «Fe3O4-Fea-CO-CO2», <^е2Оз-БезО4-СО-СО2»;
сводородом - «Fe3O4-FeO-H2-H2O»,
«FeO-Fea-H2-H2O»,
«FeO-Fey -H2-H2O»,
«Fe3O4-Fea-H2-H2O»,
«Fe2O3-Fe3O4-H2-H2O».
• построил диаграммы фазовых превращений системы:
«Fe2O3 - Fe3O4 -FeO - Fea- Fey - CO - СО2» и
«Fe2O3-Fe3O4-FeO-Fea- Fey -H2-H2O».
• результаты расчетов представил графически на диаграммах, которые позволяют проанализировать и определить влияние температуры и состава газовой фазы на фазовые превращения.

Литература

1. Вяткин, Г.П. Системный анализ процессов восстановления оксидов железа в атмосфере водяного газа / Г.П. Вяткин, Г.Г. Михайлов, Ю.С. Кузнецов и др. // Черная металлургия. – 2012. – №2. – С. 53–59.
2. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа / О.А. Банных, П.Б. Будберг, С.П. Алисова и др. – М.: Металлургия, 1986. – С. 46–51.
3. Шухардина, С.В. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди / С.В. Шухардина. – М.: Наука, 1979. – С. 23–24.
4. Лякишева, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1996. – С. 67–69.
5. Koch, F. Acta Crystallogr. / F. Koch // Cohen J.B. – 1969. – V. 25, N 2. – P. 275–287.
6. Лаборатория крупного слитка. Внепечная обработка и разливка стали, технологии и агрегаты. – http://steelcast.ru/equilibrium_diagram_fe_o.
7. Spencer, P.J. Calphad: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem / P.J. Spencer, О. Kubaschewski // J. Phys. Chem. – 1978. – V. 2, N 2. – P. 147–167.
8. Wriedt, H.A. Current Awareness in Particle Technology / H.A. Wriedt // J. Phase Equilibria. – 1991. – V. 12, N 2. – P. 170–200.
9. Gronvold, F. Chemical Thermodynamics of Materials: Macroscopic and Microscopic Aspects / F. Gronvold, S. Stolen, P. Tolmach, E.F. Westrum // J. Chem. Thermodyn. – 1993. – V. 25. – P. 1089–1117.
10. Knacke, O. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements / O. Knacke // Ber. Bunsenges. Physik. Chem. – 1983. – V. 87, N 9. – P. 797–800.
11. Sundman, B. Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxides / B. Sundman // J. Phase Equilibria – 1991. – V. 12, N 2. – P. 127–140.
12. Todd, S.S. Handbook of thermodynamic data / S.S. Todd, K.R. Bonnickson // J. Amer. Chem. Soc. – 1951. – V. 73. – P. 3894–3895.
13. Coughlin, J.P. Handbook of thermodynamic data / J.P. Coughlin, E.G. King, K.R. Bonnickson // J. Amer. Chem. Soc. – 1951. – V. 73. – P. 3891–3893.
14. Vallet, P. Inorganic Solid Fluorides: Chemistry And Physics / P. Vallet, C. Carel // Rev. chim. miner. – 1986. – V. 23, N 3. – P. 362–377.
15. Vallet, P. Inorganic Solid Fluorides: Chemistry And Physics / P. Vallet, C. Carel // Rev. chim. miner. – 1986. – V. 23, N 6. – P. 709–734..23