Термодинамічний аналіз умов перебігу хімічних реакцій навуглецювання заліза газом CO при відновленні з вюститу
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.49.1.2024.321243Ключові слова:
термодинамічний аналіз, монооксид вуглецю, відновлення, навуглецювання, хімічна реакція, вюстит, вільна енергія Гіббса, ентальпія, ентропія, гранична температураАнотація
У статті наведено результати термодинамічної оцінки можливості перебігу хімічних реакцій непрямого відновлення із вюститу заліза та його навуглецювання за допомогою відновлювального газу CO. Метою роботи є отримання виразів для розрахунку числових значень вільної енергії Гіббса в залежності від температури для зазначених хімічних реакцій та знаходження за їх допомогою числових значень граничних (рівноважних) температур, що дозволять визначити діапазон числових значень температур, в якому перебіг хімічних реакцій процесу навуглецювання відновленого заліза монооксидом вуглецю термодинамічно можливий. Результати проведеного термодинамічного аналізу з використанням виведених автором виразів для розрахунку числових значень вільної енергії Гіббса для хімічних реакцій непрямого відновлення заліза з вюститу та навуглецювання заліза газом CO дозволили встановити, що процес навуглецювання заліза термодинамічно можливий за хімічною реакцією навуглецювання заліза при непрямому відновленні його з вюститу газом CO, що складається з 2-х окремих стадій, які описуються хімічними реакціями непрямого відновлення заліза з вюститу і навуглецювання відновленого заліза газом CO, тільки при числових значеннях температур до 662°C або в діапазоні негативних значень температур. Враховуючи той факт, що хімічна реакція Белла–Будуара теоретично може перебігати при температурах, які вищі за 557°C або вищі за 697°C, або вищі за 699°C, або вищі за 706°C, або вищі за 748°C, або вищі за 750°C (згідно з літературними даними), або вищі за 709°C (за даними автора), а також великі числові значення температур робочого простору металургійних відновлювальних печей, можна зробити висновок, що навуглецювання відновленого заліза за допомогою газу CO (поряд з неможливістю відновлення заліза з вюститу газом CO понад 765°C, що було встановлено автором роботи раніше) практично не відбувається або ступінь навуглецювання заліза мізерно мала, що добре кореспондується з даними деяких літературних джерел. Зроблено висновок про навуглецювання відновленого заліза за рахунок твердого вуглецю
Посилання
Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. Київ : Вища школа, 1974. 288 с.
Morita K., Sano N. Phase diagrams, phase transformations, and the prediction of metal properties. Fundamentals of Metallurgy: Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineer-ing. 2005. Pp. 82-108. DOI: https://doi.org/10.1533/9781845690946.1.82.
Літовченко П. І, Іванова Л. П. Технологія конструкційних матеріалів: навч. посіб. Харків : НА НГУ, 2016. 306 с.
Поляков О. І., Гасик М. І. Електрометалургія феросплавів, спеціальних сталей і сплавів. Дніпропетровськ : Журфонд, 2009. 116 с.
Демченко М. Т., Харченко В. В. Системи технологій промисловості: стислий конспект лекцій. Донецьк : ДонДУУ, 2011. 91 с.
Study of iron carburization in CO-based gas mixtures. URL: https://etda.libraries.psu.edu/files/final_submissions/6980 (дата звернення: 27.10.2024 р.).
Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. Донецьк : Східний видавничий дім, 2005. 148 с.
Мовчан В. П., Бережний М. М. Основи металургії. Дніпропетровськ : Пороги, 2001. 336 с.
Доменний процес / В. М. Ковшов та ін. Дніпропетровськ : Інститут Технології, 1998. 212 с.
Peacey J. G., Davenport W. G. The Iron Blast Furnace: Theory and Practice. Pergamon of Canada, Ontario, 1979. 266 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-023218-8.50005-4.
Селегей А. М., Іващенко В. П., Безшкуренко О.Г. Аналіз сучасних теоретичних та техно-логічних методів і обладнання та перспектив розвитку завантаження доменних печей. Теорія і практика металургії. 2022. № 4(135). С. 30-45. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.4.2022.05.
Geerdes M., Toxopeus H., van der Vliet C. Modern Blast Furnace Ironmaking: An Introduction. Amsterdam: IOS Press, 2009. 164 p. DOI: https://doi.org/10.3233/978-1-60750-040-7-i.
Ковшов В. Н., Петренко В. А., Верещак В. И. Моделирование доменного процесса. Днепропетровск : Институт технологии, 1997. 109 с.
Пантейков С. П. О температурах протекания реакцій восстановления железа из гематита газом СО с позиций термодинамики. Trends of development modern science and practice: Abstracts of the IX-th International Scientific and Practical Conference, Stockholm, Sweden, 16-19 November 2021. Pp. 568-574.
Пантейков С. П. О влиянии степени химического сродства веществ к кислороду на возможность протекания реакций восстановления железа из гематита газом СО. Science foundations of modern science and practice: Abstracts of the the X-th International Scientific and Practical Conference, Athens, Greece, 23-26 November, 2021. Pp. 640-648.
Пантейков С. П. Определение температур протекания реакций восстановления железа из гематита газом СО и газификации твёрдого углерода по стандартным значениям энтальпии и энтропии. Modern aspects of science and practice: Abstracts of the XI-th International Scientific and Practical Conference, Melbourne, Аustralia, 30 November – 03 December 2021. Pp. 558-564.
Пантейков С. П. Определение температур протекания реакций восстановления железа из гематита газом СО и газификации твёрдого углерода по степени химического сродства веществ к кислороду. Perspectives of development of science and practice: Abstracts of the XIII-th International Scientific and Practical Conference, Prague, Czech Republic, 14-17 December 2021. Pp. 601-610.
Пантейков С. П. Розрахунок температур перебігу хімічних реакцій процесу ступінчастого відновлення заліза з гематиту газом СО і газифікації твердого вуглецю за існуючими формулами і за стандартними значеннями ентальпії та ентропії речовин. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (Технічні науки). Кам’янське: ДДТУ, 2021. Том 2(39). С. 16-26. DOI: https://doi.org/10.31319/2519-2884.39.2021.2.
Пантейков С. П. Розрахунок температур перебігу хімічних реакцій процесу ступінчастого відновлення заліза з гематиту газом СО і газифікації твердого вуглецю за мірами хімічної спорідненості речовин до кисню. International Science Journal of Engineering & Agriculture. 2022. Vol. 1(2). Pp. 1-8. DOI: https://doi.org/10.46299/j.isjea.20220102.1.
Лобурець А. Т. Навчальний посібник «Хімічна термодинаміка» для студентів підготовки бакалавра спеціальності 144 «Теплоенергетика» всіх форм навчання. Полтава: ПНТУ ім. Ю. Кондратюка, 2016. 85 с.
Цветкова Л. Б. Фізична хімія: теорія і задачі: навч. посібник. Львів : Магнолія, 2008. 415 с.
Солдаткіна Л. М. Хімічна термодинаміка в схемах, таблицях, формулах, рисунках. Одеса: «Одеський національний університет», 2012. 101 с.
Лебідь В. І. Фізична хімія. Харків: Фоліо, 2005. 478 с.
Using Ellingham diagram, how to determine that in between C and CO which is better reducing agent? URL: https://socratic.org/questions/using-ellingham-diagram-how-to-determine-that-in-between-c-and-co-which-is-bette (дата звернення: 30.10.2024 р.).
Стовба Я. В., Перескока В. В., Камкина Л. В. Оценка возможности использования железо- и марганецсодержащих отходов для получения углеродистого ферромарганца. Сотрудничество для решения проблемы отходов : Материалы VI Международной конференции, г. Харьков, 8-9 апреля 2009 г. Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. С. 72-73.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
