Інтенсифікація твердофазного відновлення заліза з рудних матеріалів газами і вуглецем роздільно, із застосуванням хіміко-каталітичного впливу на реагуючу систему. Процеси газового, вуглецевотермічного і комплексного відновлення заліза з рудних матеріалів.
При низкой оригинальности работы "Інтенсифікація та механізм твердофазного відновлення оксидів заліза в умовах хіміко-каталітичної дії", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
У таких умовах провідна роль належить реакціям, швидкість яких у великій мірі визначається розвитком адсорбційно-хімічних взаємодій у системі "тверде тіло-газ", які вивчені ще недостатньо. У звязку з вище сказаним в дисертаційній роботі ставилась задача вивчення хіміко-каталітичної інтенсифікації газового, вуглецевотермічного та комплексного відновлення оксидів заліза і розробка механізму адсорбційно-хімічного етапу процесу. вивчити кінетику відновлення оксидів заліза вуглецем окремо і разом з газами в звичайних умовах і за участю каталітично діючих добавок; виміряти різні види адсорбції СО, СО2, Н2, Н2О на поверхні оксидів заліза і швидкість поверхневих реакцій відновлення, установити вплив на них малих добавок солей лужних металів; Встановлено характер електронних взаємодій адсорбованих газових молекул з оксидними фазами, що дозволило поглибити уявлення про механізм твердофазного відновлення заліза з його оксидів газами.Механізм інтенсифікації газового відновлення цими солями, що спирається на фундаментальні положення електронної теорії адсорбції і каталізу на оксидах-напівпровідниках, до яких належать оксиди заліза, вивчений недостатньо. Дослідження кінетики відновлення Fe2O3 і Fe3O4 воднем (?Н2) і монооксидом вуглецю (?СО) при 500 ОС підтвердили наявні в літературі дані про швидкісні переваги процесу в потоці СО (до початку інтенсивного розпаду останнього). Тому в даній роботі фронтальним хроматографічним методом були виміряні різні види адсорбції (сумарна, оборотна і необоротна) газів-відновлювачів і газоподібних продуктів процесу на поверхні оксидів заліза. Дослідження показали, що в умовах низьких температур адсорбція СО (ГСО) на поверхні Fe2O3 і Fe3O4 перевищує адсорбцію Н2 (Гн2). В адсорбційній здатності газоподібних продуктів відновлення має місце протилежне співвідношення: ГН2 про >Гсо2, причому адсорбція Н2О перевищує адсорбцію всіх інших газів.Відновлення залізорудних матеріалів при помірних температурах, що виключають розплавлювання шихти, забезпечує можливість створення енергозберігаючих технологій, але одночасно вимагає вживання заходів по інтенсифікації процесу. В умовах твердофазного відновлення оксидів заліза провідна роль належить гетерогенним реакціям, швидкість яких у великій мері визначається розвитком адсорбційно-хімічних взаємодій у системі "тверде тіло - газ". Поглиблено уявлення про роль адсорбційно-хімічних процесів і причинах розходжень у співвідношенні швидкостей відновлення оксидів заліза Н2 і СО в області низьких і підвищених температур, що спираються на сучасну дифузійно-хімічну теорію твердофазного відновлення оксидів металів газами. Одержали подальший розвиток уявлення про механізм каталітичної дії солей лужних металів у гетерогенних реакціях газового відновлення залізорудних матеріалів, які засновані на сучасних уявленнях фізики твердого тіла, теорії адсорбції і каталізу на оксидах-напівпровідниках, до числа яких належать оксиди заліза. Підтверджено інтенсифікуючу дію малих добавок солей лужних металів при відновленні оксидів заліза вуглецем самостійно й у комплексі з газами.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Відновлення залізорудних матеріалів при помірних температурах, що виключають розплавлювання шихти, забезпечує можливість створення енергозберігаючих технологій, але одночасно вимагає вживання заходів по інтенсифікації процесу. Ефективним способом такої інтенсифікації можуть служити хіміко-каталітичні впливи на реагуючу систему. В умовах твердофазного відновлення оксидів заліза провідна роль належить гетерогенним реакціям, швидкість яких у великій мері визначається розвитком адсорбційно-хімічних взаємодій у системі "тверде тіло - газ". Однак ці взаємодії вивчені недостатньо, а про розвиток їх у присутності каталізаторів відомості в технічній літературі взагалі відсутні.
2. З застосуванням методів газової хроматографії в роботі вперше здійснений комплекс досліджень різних видів адсорбції (сумарної, оборотної і необоротної) моно - і диоксида вуглецю, водню і водяної пари на поверхні гематиту і магнетиту. Імпульсним хроматографічним методом визначена швидкість поверхневих реакцій відновлення оксидів заліза монооксидом вуглецю і воднем. Шляхом виміру електропровідності в атмосфері аргону і реакційноздатних газів встановлено характер електронних взаємодій адсорбованих газових молекул з оксидними фазами.
3. Поглиблено уявлення про роль адсорбційно-хімічних процесів і причинах розходжень у співвідношенні швидкостей відновлення оксидів заліза Н2 і СО в області низьких і підвищених температур, що спираються на сучасну дифузійно-хімічну теорію твердофазного відновлення оксидів металів газами.
4. Здійснено інтенсифікацію відновлення оксидів заліза шляхом введення в шихту малих добавок солей лужних металів. Уперше встановлений вплив цих каталітичних добавок на різні види адсорбції всіх газоподібних учасників відновлення на поверхні Fe2O3 і Fe3O4 і швидкість поверхневих реакцій відновлення. Дослідження показали, що випробувані каталізатори підсилюють донорну адсорбцію Н2, СО і знижують акцепторну адсорбцію Н2О, СО2 на поверхні обох оксидних фаз.
5. Одержали подальший розвиток уявлення про механізм каталітичної дії солей лужних металів у гетерогенних реакціях газового відновлення залізорудних матеріалів, які засновані на сучасних уявленнях фізики твердого тіла, теорії адсорбції і каталізу на оксидах-напівпровідниках, до числа яких належать оксиди заліза. Запропоновано оригінальні схеми впливу інтенсифікуючих добавок на електронний стан і структурну дефектність оксидних фаз.
6. Досліджено кінетичні закономірності вуглецевотермічного відновлення оксидів заліза й особливості розвитку ланки газифікації твердого вуглецю на різних етапах процесу. Виявлено каталітичний ефект появи металевого заліза при взаємодії СО2 як з низько-, так і з високореакційними формами Ств. Поглиблено існуючі уявлення про механізм каталітичної дії металевої фази, яка звязана з розчиненням атомів Fe у кристалічних ґратках вуглецю, а також з переносом атомів кисню с поверхні Femet на поверхню Ств із розчиненням їх у ґратках останнього.
7. Підтверджено інтенсифікуючу дію малих добавок солей лужних металів при відновленні оксидів заліза вуглецем самостійно й у комплексі з газами. Установлено значні кінетичні переваги комплексного відновлення залізорудних матеріалів у потоці газів, багатих воднем. Так, заміна СО сумішшю типу продуктів парової конверсії природного газу з одночасним введенням у шихту 1% Na2CO3 дозволила скоротити вдвічі при 1000?С тривалість повної металізації прокатної окалини в процесі за участю деревного вугілля.
8. Вивчено кінетику газифікації різних форм твердого вуглецю його диоксидом і водяними парами під час відсутності каталітичних добавок і у випадку введення їх у шихту, що забезпечило значну інтенсифікацію процесу. Встановлено швидкісні переваги окислювальної газифікації Ств водяними парами перед реакцією в потоці СО2.
9. Вперше виміряні різні види адсорбції СО2 і Н2О на поверхні зразків низько - і високореакційного вуглецю, не промотованих добавкою каталізатора й у його присутності. Встановлено, що адсорбція Н2О перевершує адсорбцію СО2 і обидві величини зростають при введенні в шихту малих кількостей солей лужних металів. Поглиблені уявлення про механізм інтенсифікуючої дії каталізаторів, що повязане з розчиненням чужорідних часток у кристалічних ґратках Ств. Це приводить до ослаблення й обриву частини міжвуглецевих звязків, росту адсорбційної здатності вуглецю і полегшує виділення в газову фазу СО за рахунок руйнування поверхневих кето-комплексів.
10. На основі проведених досліджень розроблені рекомендації з удосконалення технології одержання залізних порошків методом комплексного відновлення в умовах Казенного заводу порошкової металургії м. Бровари. Запропонована технологія пройшла успішне промислове випробування в цеху № 1 заводу і показала значне прискорення процесу відновлення, що дозволило підвищити продуктивність установки, оптимізувати тепловий і газовий режими її роботи.
Список литературы
1. Симонов В.К., Гришин А.М., Власенко В.Н. Исследование адсорбционно-химических взаимодействий в реакциях восстановления оксидов железа // Теория и практика металлургии. - 2003. - № 1. - С.9 - 16.
2. Гришин А.М., Симонов В.К., Власенко В.Н. О механизме влияния некоторых катализаторов в процессах восстановления оксидов железа углеродом // Теория и практика металлургии. - 2000. - № 5. - С.44 - 48.
3. Симонов В.К., Гришин А.М., Руденко Л.Н. Влияние химико-каталитических воздействий на развитие адсорбционно-химических процессов при газовом восстановлении оксидов железа. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2004. - № 6. - С.3 - 7.
4. Симонов В.К., Гришин А.М. О механизме влияния повышенных давлений на кинетику восстановления оксидов железа газами. // Теория и практика металлургии. - 2004. - №№ 3,4. - С 77-80.
7. Гришин А.М., Симонов В.К. Исследование адсорбционно-химических взаимодействий в процессах углетермического и комплексного восстановления оксидов железа. // Труды международной конференции "Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості". - Том 2. - Кривой Рог: Технический университет. - 2004. - С.36 - 41.
8. Гришин А.М., Островский В.М., Симонов В.К. Исследование особенностей углекислотной газификации недефицитных углеродистых материалов. // Труды украинско-немецкого симпозиума "Замена кокса путем вдувания угольной пыли и применения других энергоносителей в доменном процессе с учетом экологических требований". - Том 2. - Донецк. - 1992. - С.60 - 61.
9. Руденко Л.Н., Симонов В.К., Гришин А.М., Власенко В.Н., Островский В.М. Физико-химические закономерности получения технологических и топливных газов на базе лигнина и других углей Украины. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Теория и технология аглодоменного производства". - Днепропетровск: ГМЕТАУ. - 1995. - С.41-42.
10. Руденко Л.Н., Симонов В.К., Гришин А.М. Исследование процессов получения газовых смесей разного состава путем газификации отходов и недефицитных углей. // Тезисы докладов международной конференции "Экология и теплотехника". - Днепропетровск: ДМЕТИ. - 1996. - С.211.
11. Руденко Л.Н., Симонов В.К., Гришин А.М., Власенко В.Н. Комплексное использование углеродосодержащих отходов и бурых углей. // Труды международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития аглодоменного производства". - Мариуполь. - 1997. - С.89 - 91.
12. Симонов В.К., Гришин А.М., Островский В.М. Экспериментальное изучение адсорбции реакционноспособных газов на поверхности оксидов железа. // Тезисы докладов. Симпозиум по кинетике термодинамике и механизму процессов восстановления. - Ч.1. - Москва. - 1986. - С.1 - 2.
13. Гришин А.М. Исследование хемосорбционного звена газового восстановления оксидов железа. // Тезисы докладов на Всесоюзной конференции по прямому получению железа. - Ч.2. - Москва. - 1983. - С.24.
14. Гришин А.М., Симонов В.К. Исследование адсорбционно-химических процессов и механизма действия каталитических добавок при газовом восстановлении оксидов железа и хрома // Тезисы докладов 5 Международного научного семинара "Новые технологии и оборудование в металлургии и металловедении". - Ченстохов. - 2004. - Т.43, кн.3. - С.235
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
