Математическая модель образования и движения анионных вакансий при восстановлении металлов в комплексных оксидах
Автор: Гамов Павел Александрович, Дрозин Александр Дмитриевич, Чернобровин Виктор Павлович, Дукмасов Владимир Георгиевич, Чаплыгин Борис Александрович, Пластинин Борис Глебович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем
Статья в выпуске: 4 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Предложено математическое описание процесса образования и движения анионных вакансий при восстановлении металлов в комплексных оксидах с позиции диффузионных и тепловых процессов, протекающих в фазах восстановителя и оксида, а также химических реакций на поверхности раздела фаз. Рассмотрена система, состоящая из сферической частицы руды, находящейся в атмосфере газообразного восстановителя. Частица руды представляет собой гомогенный газонепроницаемый комплексный оксид следующего компонентного состава: O, Fe, Si, Mg. Газовая фаза состоит из двух компонентов - СО и СО2. Поверхность рудной частицы является непроницаемой для компонентов обеих фаз. Восстановитель не может проникать внутрь куска, и все обменные процессы протекают на границе раздела. Для фазы рудной частицы составлены уравнения теплопроводности, а также уравнения диффузии компонентов фазы. Для газовой фазы, окружающей частицу, также составлены уравнения теплопроводности и диффузии реагентов с учетом изменения размеров частицы. Для поверхности раздела получено уравнение теплопередачи, связывающее тепловые потоки из обеих фаз к поверхности раздела с тепловым эффектом химических реакций. Кроме того, получены уравнения массопереноса компонентов рудной фазы, связывающие удаление атомарного кислорода с поверхности раздела с подводом его к поверхности раздела из глубины рудной частицы. Составлены уравнения массопереноса компонентов газовой фазы, связывающие подвод реагентов к поверхности раздела фаз с расходом их на поверхности. Учтено влияние основных физико-химических параметров на скорость образования и движения восстановительных вакансий. Составлена математическая модель.
Восстановление металлов, комплексные руды, моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/147232512
IDR: 147232512 | DOI: 10.14529/met180402
Список литературы Математическая модель образования и движения анионных вакансий при восстановлении металлов в комплексных оксидах
- Effect of Alumina on the Gaseous Reduction of Magnetite in CO/CO2 Gas Mixtures/Y.E. Kapelyushin, X. Xing, J. Zhang et al.//Metallurgical and Materials Transactions B. -2015. -Vol. 46, no. 3. -P. 1175-1185. DOI: 10.1007/s11663-015-0316-z
- In-Situ Study of Gaseous Reduction of Magnetite Doped with Alumina Using High-Temperature XRD Analysis/Y.E. Kapelyushin, Y. Sasaki, J. Zhang et al.//Metallurgical and Materials Transactions B. -2015. -Vol. 46, no. 6. -P. 2564-2572. DOI: 10.1007/s11663-015-0437-4
- Effects of Temperature and Gas Composition on Reduction and Swelling of Magnetite Concentrates/Y.E. Kapelyushin, Y. Sasaki, J. Zhang et al.//Metallurgical and Materials Transactions B. -2016. -Vol. 47, no. 4. -P. 2263-2278. DOI: 10.1007/s11663-016-0719-5
- Рощин, В.Е. Твердофазное предвосстановление железа -основа безотходных технологий переработки комплексных руд и техногенных отходов/В.Е. Рощин, С.П. Салихов, А.Д. Поволоцкий//Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2016. -Т. 16, № 4. -С. 78-86. DOI: 10.14529/met160408
- Role of a silicate phase in the reduction of iron and chromium and their oxidation with carbide formation during the manufacture of carbon ferrochrome/V.E. Roshchin, A.V. Roshchin, K.T. Akhmetov, S.P. Salikhov//Russian Metallurgy (Metally). -2016. -Vol. 2016, no. 11. -P. 1092-1099. DOI: 10.1134/S0036029516090123
- Formation of a Network Structure in the Gaseous Reduction of Magnetite Doped with Alumina/Y.E. Kapelyushin, Y. Sasaki, J. Zhang et al.//Metallurgical and Materials Transactions B. -2017. -Vol. 48, no. 2. -P. 889-899.
- DOI: 10.1007/s11663-016-0897-1
- Salikhov, S.P. Theoretical Aspects of Pyrometallurgical Processing of Sideroplesite Ore/S.P. Salikhov, A.V. Roshchin, V.E. Roshchin//Chernye Metally. -2018. -No. 8. -P. 13-18.
- Рощин, В.Е. Физика процессов окисления и восстановления металлов в твердой фазе/В.Е. Рощин, А.В. Рощин//Металлы. -2015. -№ 3. -С. 19-25.
- Дрозин, А.Д. Рост микрочастиц продуктов химических реакций в жидком растворе/А.Д. Дрозин. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. -57 с.
- Model for nanocrystal growth in an amorphous alloy/P.A. Gamov, A.D. Drozin, M.V. Dudorov, V.E. Roshchin//Russian Metallurgy (Metally). -2012. -Vol. 2012, no. 11. -P. 1002-1005.
- DOI: 10.1134/S0036029512110055
- Yaparova, N.M. Method for internal heat source identification in a rod based on indirect temperature measurements/N.M. Yaparova, A.D. Drozin//Ural Conference on Measurements (UralCon), 2017 2nd International. -IEEE, 2017. -P. 93-98.
- DOI: 10.1109/URALCON.2017.8120693
- Drozin, A.D. Calculating of the True Sizes and the Numbers of Spherical Inclusions in Metal/A.D. Drozin//Metallography, Microstructure, and Analysis. -2017. -Vol. 6, no. 3. -P. 240-246.
- DOI: 10.1007/s13632-017-0354-9
- Рощин, В.Е. Физическая интерпретация теории восстановления/окисления металлов/В.Е. Рощин, А.В. Рощин//Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2016. -Т. 16, № 4. -С. 29-39.
- DOI: 10.14529/met160404
- Рощин, А.В. Трансформация ионной химической связи в металлическую при восстановлении металлов/А.В. Рощин, В.Е. Рощин, С.П. Салихов//ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. -2016. -С. 109-109.
- Bilgenov, A.S. Statistical Analysis of Metal Particles Forming during Reduction of Oxides with Low Iron Content/A.S. Bilgenov, Y. Kapelyushin, P.A. Gamov//Solid State Phenomena. -2018. -Vol. 284. -P. 673-678.
- DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.284.673
