Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов
Рассмотрены процессы восстановления оксида магния различными восстановителями. Проведен подробный термодинамический анализ процессов восстановления оксида магния углеродом, кремнием и алюминием. Установлено, что наиболее рациональным способом восстановления оксида магния является алюмотермия. Розгля...
Saved in:
| Published in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143752 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов / Л.С. Молчанов, К.Г. Низяев, Б.М. Бойченко, А.Н. Стоянов, Е.В. Синегин // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 25-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859987624719024128 |
|---|---|
| author | Молчанов, Л.С. Низяев, К.Г. Бойченко, Б.М. Стоянов, А.Н. Синегин, Е.В. |
| author_facet | Молчанов, Л.С. Низяев, К.Г. Бойченко, Б.М. Стоянов, А.Н. Синегин, Е.В. |
| citation_txt | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов / Л.С. Молчанов, К.Г. Низяев, Б.М. Бойченко, А.Н. Стоянов, Е.В. Синегин // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 25-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металл и литье Украины |
| description | Рассмотрены процессы восстановления оксида магния различными восстановителями. Проведен подробный термодинамический анализ процессов восстановления оксида магния углеродом, кремнием и алюминием. Установлено, что наиболее рациональным способом восстановления оксида магния является алюмотермия.
Розглянуто процеси відновлення оксидів магнію різними відновниками. Проведено детальний термодинамічний аналіз процесів відновлення оксиду магнію вуглецем, кремнієм та алюмінієм. Встановлено, що найбільш раціональним способом відновлення оксиду магнію є алюмотермія.
The reduction processes of magnesium oxide by various reducing agents were considered. A detailed thermodynamic analysis of magnesium oxide reduction by carbon, silicon and aluminum was made. Found that the most efficient way to reduce magnesium oxide is aluminothermal reduction.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:29:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
УДК 669.11:661.846.22
Л. С. Молчанов, К. Г. Низяев, Б. М. Бойченко, А. Н. Стоянов, Е. В. Синегин
Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск
Термодинамический анализ процессов восстановления
оксидов магния для десульфурации
железоуглеродистых расплавов
Рассмотрены процессы восстановления оксида магния различными восстановителями. Проведен подробный
термодинамический анализ процессов восстановления оксида магния углеродом, кремнием и алюминием.
Установлено, что наиболее рациональным способом восстановления оксида магния является алюмотермия.
Ключевые слова: восстановление, оксид магния, алюмотермия, углеродотермическое восстановление,
силикотермия
П
остановка задачи исследования. Внепечная
десульфурация чугуна на современном этапе
развития является неотъемлемой составля-
ющей большинства отраслей металлургического
производства [1]�� Существует много различных тех-
нологий по внепечному удалению серы из расплава,
наибольшее распространение среди которых полу-
чили связанные с использованием магния [2-4]�� Их
применение дает возможность достичь довольно
низкое содержание серы в жидком чугуне, однако у
таких технологий достаточно недостатков, таких как:
применение дорогостоящего материала – металли-
ческого магния и использование сложного вспомо-
гательного оборудования�� Существует технология,
позволяющая устранить главные недостатки внепеч-
ной десульфурации чугуна, – это обработка распла-
ва магнием, восстановленным из оксида непосред-
ственно в объеме жидкого расплава за счет теплоты
электрической дуги [5]�� Но все-таки значительные за-
траты электроэнергии – весомый недостаток метода
внепечного рафинирования жидкого чугуна��
Таким образом, цель данного исследования –
определение оптимального восстановителя и поиск
альтернативных источников теплоты для восстанов-
ления оксидов магния непосредственно в объеме
жидкого металлического расплава��
Методика проведения исследований. У данных
исследований характер теоретический и в процессе
их проведения предусматривали: расчет температу-
ры начала восстановления оксида магния различ-
ными восстановителями; анализ экзотермических
процессов с целью определения оптимального ис-
точника теплоты; термодинамический анализ про-
цессов восстановления оксида магния различными
восстановителями; определение составов экзотер-
мических смесей для восстановления оксида магния
непосредственно в объеме жидкого чугуна��
Температура начала восстановления оксида ме-
талла восстановителем рассчитана согласно равен-
ству энергии Гиббса и реакций окисления металла и
восстановителя соответственно�� В первом прибли-
жении энергия Гиббса определена по следующему
выражению:
0 0 0
298 298- ,TG H S T∆ = ∆ ∆ × Дж/моль, (1)
где 0
298H∆ – стандартная энтальпия, Дж/моль;
0
298S∆ – стандартная энтропия системы, Дж/(К∙моль)��
Исходя из этого, температуру начала восстанов-
ления оксида восстановителем можно рассчитать по
формуле
0 0
298 298
0 0
298 298
Д ( ) ( )
К
( ) ( )
, ,Н В Н Ме
Т
S Me S B
∆
∆ ∆
−
=
−
(2)
где ( )0
298
H B∆ и ( )0
298
H Me∆ – стандартная энтальпия
реакций окисления восстановителя и металла соот-
ветственно, Дж/моль; ( )0
298
S B∆ и ( )0
298
S Me∆ – стан-
дартная энтропия реакций окисления восстановите-
ля и металла, Дж/(К∙моль)��
Анализ эффективности использования для нагре-
ва различных экзотермических реакций заключался
в определении количества теплоты, выделяемой с
единицы массы веществ, участвующих в химическом
превращении��
Термодинамический анализ предусматривал опре-
деление влияния давления и температуры на про-
цессы восстановления оксида магния различными
восстановителями��
Расчет составов экзотермической смеси для вос-
становления магния из оксида непосредственно в
объеме жидкого металлического расплава проводи-
ли согласно стехиометрического соотношения и ис-
ходя из термичности рассчитанной смеси, которую
можно вычислить из равенства
0
298
/
n
iq H M∆= ∑
i =1
, (3)
где Мi – молекулярная (атомная) масса і-ого исход-
ного вещества, принимающего участие в химическом
превращении, г/моль; 0
298H∆ – стандартная энтальпия
химической реакции, Дж/моль��
Результаты проведения исследований. В ходе
выполнения исследований определена температура
начала восстановления оксида магния различными
восстановителями (рис�� 1)�� Согласно данным, при-
веденным на диаграмме, восстановление оксида
магния принципиально возможно всеми рассмотрен-
ными восстановителями, но для использования в
качестве восстановителя железа и марганца темпе-
ратура начала восстановления увеличивается на 28
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
и 15 % соответственно по сравнению с использова-
нием кремния�� То есть, восстановление оксида маг-
ния железом и марганцем связано с использованием
значительно большего количества теплоты, чем при
использовании алюминия, кремния и углерода��
Для покрытия дефицита теплоты на процесс вос-
становления оксида магния предложено использо-
вать тепло смежно протекающих экзотермических
реакций�� Наибольшая энергетическая эффектив-
ность из всех экзотермических реакций у процессов
алюмотермического восстановления оксидов метал-
лов, среди которых можно особо выделить оксиды
следующих металлов: марганца, железа, ванадия,
молибдена, вольфрама и хрома�� Реакции процесса
алюмотермического восстановления оксидов ука-
занных выше металлов и соответствующее им теп-
ловыделение приведены в табл�� 1, согласно данным
которой принципиально возможно использование в
качестве источника теплоты всех рассматриваемых
оксидов, кроме гаусманита (закись-окиси марганца)��
Процесс алюмотермического восстановления указан-
ного выше соединения производит недостаточно теп-
лоты даже для произвольного его протекания�� Алю-
мотермические процессы восстановления оксидов
марганца (IV), молибдена (VI) и хрома (VI) сопровож-
даются выделением значительного количества теп-
лоты и носят взрывной характер�� Поэтому их приме-
нение для восстановления оксидов
магния непосредственно в объеме
металлического расплава нетехно-
логично и опасно вообще�� Таким
образом, в качестве источника теп-
лоты при восстановлении оксида
магния непосредственно в объе-
ме железоуглеродистого расплава
наиболее целесообразно исполь-
зовать алюмотермические процес-
сы восстановления оксидов вана-
дия, молибдена (IV), вольфрама и
железа (табл�� 1)�� Их восстановле-
ние сопровождается выделением
достаточного количества теплоты
и не носит взрывного характера��
Поскольку вольфрам, молибден и
ванадий относятся к группе леги-
рующих элементов, отличающихся
высокой стоимостью, то их использование в нашем
случае нерационально�� Поэтому, для осуществления
процесса восстановления оксида магния непосред-
ственно в объеме металлического расплава в каче-
стве источника теплоты наиболее пригодны реакции
алюмотермического восстановления оксидов желе-
за, из которых самым распространенным в приро-
де является оксид железа (II)�� Дальнейшие расчеты
проведены непосредственно для него��
Поскольку максимальная температура во фронте
протекания вышеуказанного процесса составляет
2500 °С [7], то в определенных условиях восстанов-
ление оксида магния возможно кремнием, углеродом
и алюминием�� Каждый из процессов далее рассмот-
рен более детально��
Углеродотермическое восстановление
оксида магния
Главная особенность процесса углеродотерми-
ческого восстановления оксидов металлов – то, что
одним из продуктов восстановления является моно-
оксид углерода�� Таким образом, для данного метода
получения магния химическая реакция восстановле-
ния имеет следующий вид:
{ } { }M gO C M g C O .+ = + (4)
Термодинамические условия для протекания при-
веденной реакции обеспечиваются при температу-
рах выше температуры кипения магния�� Константу
равновесия углеродотермического восстановления
магния можно записать в виде [8]
Р C O M g
P
P P
77892, 66ln 3, 71 lg 48, 61 .
;
K
K T
T
−
− ⋅ +
=
=
(5)
При снижении температуры ниже равновесной
химическая реакция восстановления оксидов магния
протекать не будет, а равновесие всей системы, в
соответствии с принципом Ле-Шателье, смещается
в сторону образования исходных веществ�� В этих
условиях пары образовавшегося магния будут окис-
ляться монооксидом углерода��
Таблица 1
Реакции процесса алюмотермического восстановления оксидов и
соответствующее им тепловыделение [6]
Металл,
оксид которого
восстанавливается
Реакция восстановления
Тепловыделение
процесса
восстановления,
кДж/кг
Марганец
+ → +3 4 2 33 M n O 8 A l 9 M n 4 A l O 2490
+ → +2 2 33 M nO 4 A l 3 M n 2 A l O 4750
Железо
+ → + 2 33 FeO 2 A l 3 Fe A l O 2810
+ → +3 4 2 33 Fe O 8 A l 9 Fe 4 A l O 3560
Молибден
+ → +2 2 33 M oO 4 A l 3 M o 2 A l O 3050
+ → +3 2 3M oO 2 A l M o A l O 4520
Вольфрам + → +3 2 3W O 2 A l W A l O 2890
Хром + → +3 2 3C rO 2 A l C r A l O 6700
Ванадий + → +2 3 2 33 V O 10 A l 6 V 5 A l O 3370
Рис. 1. Температура начала восстановления оксидов магния
различными видами восстановителей
Те
м
пе
ра
ту
ра
, °
C
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Fe Mn C Si Al
Химические элементы
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
Зависимость энергии Гиббса от температуры для
реакции углеродотермического восстановления ок-
сида магния приведена на рис�� 2, на котором видно,
что рост давления в системе на 1 атм по сравнению с
атмосферным приводит к увеличению температуры
начала восстановления на 98 К и достигает 2247 К��
Таким образом, использование углерода в каче-
стве восстановителя оксида магния является прак-
тически невозможным в промышленном исполнении��
Силикотермическое восстановление
оксида магния
В случае использования силикотермического спо-
соба восстановления магния в объеме жидкого ме-
таллического расплава химическую реакцию восста-
новления рассчитывают по уравнению
{ } 2
1 1M gO (S i) M g S iO
2 2
.+ = + (6)
С учетом второго начала термодинамики для ре-
акции силикотермического восстановления оксида
магния зависимость энергии Гиббса от температуры
(рис�� 3) вычисляют по формуле [8]
0
(M gO S i )Д 283195 30, 8 lg ( ) 214, 65 ,
Д ж / м оль ( 1700 2500 ).
TG T T T
Т K
− = + ⋅ −
= − Дж/моль
0
(M gO S i )Д 283195 30, 8 lg ( ) 214, 65 ,
Д ж / м оль ( 1700 2500 ).
TG T T T
Т K
− = + ⋅ −
= − (7)
Влияние изменения давления на значение энер-
гии Гиббса для реакции силикотермического восста-
новления оксидов магния согласно данным рис�� 3
довольно значительно�� Так, повышение давления в
системе на 1 атм по сравнению с атмосферным при-
водит к повышению температуры начала восстанов-
ления оксидов магния до 2720 К (на 134 К)��
Установлено [9], что при высоких температурах и
наличии углерода оксиды кремния достаточно легко
переходят в газообразное состояние�� В этом случае
углерод выступает в качестве катализатора процес-
са газификации, и в условиях металлического рас-
плава, насыщенного углеродом, образование моно-
оксида кремния проходит по реакции
{ }2S iO S i 2 S iO+ = �� (8)
Таким образом, парциальное давление моноокси-
да кремния можно определить по выражению
S iO
42696, 96ln 3, 25 lg 31, 29 .P T
T
= − − ⋅ + (9)
Влияние температуры на парциальное давление
монооксида кремния в графическом виде приведено
на рис�� 4�� по которому видно, что с ростом темпера-
туры значительно возрастает парциальное давление
SiO и при достижении температуры 2083 К становит-
ся возможным самопроизвольное его образование��
Поскольку температура начала восстановления
магния значительно выше температуры начала про-
цесса образования газообразного монооксида крем-
ния, то существует довольно высокая вероятность
протекания термодинамического процесса при нали-
чии кремния и его оксида�� Учитывая это, возможно
снижение эффективности восстановления оксидов
магния, а также присутствует вероятность окисле-
ния паров восстановленного металла монооксидом
кремния при снижении температуры вследствие их
взаимодействия с железоуглеродистым распла-
вом�� Поэтому для реализации силикотермического
восстановления оксидов магния под слоем жидкого
металла необходимо обеспечить разделение газо-
образного монооксида кремния и паров магния�� Осу-
ществить это можно за счет снижения температуры
начала реакции восстановления оксидов магния и
повышения температуры начала реакции образова-
ния монооксида кремния�� Таким образом, процесс
промышленного силикотермического восстановле-
ния оксидов щелочноземельных металлов необхо-
димо проводить в условиях пониженного давления
(вакуума)�� Но, учитывая тот факт, что под слоем
жидкого металла действует избыточное давление,
Рис. 2. Влияние давления на зависимости энергии Гиббса от
температуры процесса углеродотермического восстановления
оксида магния: 1 – стандартные условия; избыточное давление –
2 – 1 атм; 3 – 0,5 атм; 4 – 1,5 атм; 5 – 2,0 атм
Рис. 2. Влияние давления на зависимости энергии Гиббса от температуры процесса углеродотермического
восстановления оксида магния
120
Рис. 3. Влияние давления на изменение энергии Гиббса от температуры процесса силикотермического восстановления
оксида магния: 1 – стандартные условия; 2 – избыточное давление 1 атм; 3 – избыточное давление 0,5 атм; 4 –
избыточное давление 1,5 атм; 5 – избыточное давление 2,0 атм
87,5
Э
не
рг
ия
Г
иб
бс
а,
к
Д
ж
/м
ол
ь 180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
Температура, К
1700 1900 2100 2300
5
4
3
2
1
Рис. 4. Изменение парциального давления SiO от температуры
П
ар
ци
ал
ьн
ое
д
ав
ле
ни
е
м
он
оо
кс
ид
а
кр
ем
ни
я,
к
П
а
140
120
100
80
60
40
20
0
Температура, К
1600 1700 1800 1900 2000 2100
Рис. 3. Влияние давления на изменение энергии Гиббса от
температуры процесса силикотермического восстановления ок-
сида магния: 1 – стандартные условия; избыточное давление –
2 – 1 атм; 3 – 0,5 атм; 4 – 1,5 атм; 5 – 2,0 атм
Э
не
рг
ия
Г
иб
бс
а,
к
Д
ж
/м
ол
ь 120
100
80
60
40
20
0
-20
Температура, К
1700 1900 2100 2300 2500 2700 2900
5
4
3
1
2
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
можно сделать вывод, что силикотермическое вос-
становление оксидов магния согласно промышлен-
ной технологии практически невозможно�� Приме-
нение кремния в качестве восстановителя оксидов
магния требует значительного усложнения техноло-
гии и введения дополнительных материалов для свя-
зывания монооксида кремния�� Это, в свою очередь,
снижает эффективность десульфурации, поскольку
уменьшается количество магния, восстановленого с
килограмма исходной шихты��
Алюмотермическое восстановление
оксида магния
Процесс алюмотермического восстановления ок-
сида магния в условиях высокотемпературного ме-
таллического расплава можно описать следующим
уравнением:
{ }2 33 M gO 2 ( A l) A l O 3 M g .+ = + (10)
Такой химической реакции соответствует следу-
ющее соотношение для расчета энергии Гиббса в
зависимости от температуры [8]:
0
(M gO A l )Д 581190 76, 75 lg 563, 8 ,
Д ж / м оль ( 1700 2500 ).
TG T T T
Т K
− = + ⋅ −
= − Дж/моль
0
(M gO A l )Д 581190 76, 75 lg 563, 8 ,
Д ж / м оль ( 1700 2500 ).
TG T T T
Т K
− = + ⋅ −
= −
(11)
Применение в качестве восстановителя алюми-
ния имеет некоторые преимущества, главное из ко-
торых – значительное снижение температуры нача-
ла восстановления по сравнению с другими восста-
новителями и конденсированное состояние оксидов
алюминия�� Анализ системы Al-O при температуре
ниже 3000 К показывает, что все оксидные соедине-
ния существуют в конденсированном состоянии��
В процессе алюмотермического восстановления
образуется оксид алюминия, который интенсивно
вступает во взаимодействие с оксидами щелочнозе-
мельных металлов, образуя комплексные оксидные
соединения�� Все это препятствует алюмотермиче-
скому восстановлению оксидов�� Таким образом, для
преодоления сложившейся ситуации необходимо
связывать оксид алюминия в комплексные оксидные
соединения и удалять из зоны восстановления ще-
лочноземельных металлов��
С целью поиска устойчивых комплексных оксид-
ных соединений проведен анализ оксидных систем
СаО-Al2O3 и MgO-Al2O3, в которых обнаружили сле-
дующие соединения: Ca3Al2O6, Ca5Al6O14, Ca12Al14O33,
CaAl2O4, CaAl4O7, CaAl12O19 и MgAl2O4�� Термодинами-
ческие характеристики данных комплексных оксид-
ных соединений приведены в табл�� 2��
Учитывая устойчивость комплексных оксидных
соединений и условия протекания реакций (объем
жидкого чугуна – нейтрально-восстановительная
среда) для дальнейшего анализа применили соеди-
нения под номерами 1, 3 и 7 из табл�� 2��
Далее необходимо более подробно рассмотреть
реакции алюмотермического восстановления оксида
магния с образованием этих соединений:
{ }2 44 M gO 2 ( A l) M gA l O 3 M g+ = + ; (12)
{ } 2 33 M gO 2 ( A l) 3 M g A l O+ = + ; (13)
{ }3 2 63 M gO 3 C aO 2 ( A l) C a A l O 3 M g+ + = + ; (14)
{ }2 43 M gO C aO 2 ( A l) C aA l O 3 M g+ + = + �� (15)
Для сравнения вероятности протекания реакций
(12-15) построили G-T диаграмму (рис�� 5)��
Таким образом, образование комплексных окси-
дов в процессе алюмотермического восстановления
Таблица 2
Термодинамические характеристики комплексных оксидных соединений в системах СаО-Al2O3 и
MgO-Al2O3[10]*
номер
п/п Соединение Температурный
интервал, К
∆Н °
298,
кДж/моль
∆S°
298,
Дж/(моль·К)
Коэффициенты уравнения для определения
теплоемкости Cp = (A + B) · 10-3 T – C · 105T-2
А В С
1 CaAl2O4 298-1800 -2323,62 114,14 150,50 24,91 33,27
2 CaAl4O7 298-1800 -3974,76 177,65 276,26 22,91 74,40
3 Ca3Al2O6 298-1800 -3583,93 205,24 260,33 19,14 50,20
4 Ca12Al14O33 1310-1800 -19410,67 1044,58 955,21 411,48 –
5 Ca5Al6O14 1310-1800 -(8228,14) (439,32) (403,87) (173,97) –
6 CaAl12O19 298-1800 -(10656,50) (308,50) – – –
7 MgAl2O4 298-1800 -35,53 80,47 153,82 26,75 40,88
* – в скобках приведены ориентировочные данные
Рис. 5. G-T- диаграмма реакций алюмотермического восстанов-
ления оксидов магния: 1 – реакция (12); 2 – реакция (13); 3 – реак-
ция (14); 4 – реакция (15)
Э
не
рг
ия
Г
иб
бс
а,
к
Д
ж
/
м
ол
ь
50
0
-50
-100
-150
-200
-250
Температура, К
1700 1900 2100 2300
4
3
2
1
2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
оксидов магния способствует снижению температу-
ры начала восстановления�� Алюмотермия является
наиболее рациональным методом восстановления
оксидов магния непосредственно в объеме жидкого
металлического расплава��
Согласно реакциям (12), (14) и (15) рассчитаны
составы и термичность смесей для восстановления
магния из оксида (табл�� 3)
Выводы
1�� Установлена температура начала восстанов-
ления оксида магния при использовании в качестве
восстановителя железа, марганца, кремния, углеро-
да и алюминия��
2�� Проанализированы термодинамические осо-
бенности восстановления оксида магния с помощью
углерода, кремния и алюминия��
3�� Определена эффективность применения алю-
миния для восстановления оксида магния с учетом
образования комплексных соединений на основе ок-
сида кальция��
4�� Рассчитаны составы экзотермических смесей
для восстановления магния из оксида��
Таблица 3
Состав и термичность исходной смеси для восста-
новления магния из оксида
номер
реакции
Состав смеси, % Термичность,
Дж/гFeO MgO Al CaO
12 61,0 16,0 23,0 – 2529
14 53,0 12,0 18,0 17,0 2568
15 58,0 14,0 21,0 7,0 2513
ЛИТЕРАТУРА
1�� Выбор рациональной технологии внепечной десульфурации чугуна в условиях современного металлургического
производства / А�� Ф�� Шевченко, Б�� В�� Двоскин, Л�� В�� Быков, А�� В�� Зотов // Металлургическая и горнорудная пром-сть��
– 1999�� – № 5�� – С�� 23-27��
2�� Дюдкин Д. А., Гринберг С. Е., Маринцев С. Н. Сопоставление эффективности способов десульфурации чугуна //
Сталь�� – 2001�� – № 4�� – С�� 17-19��
3�� Рациональная технология десульфурации чугуна гранулированным магнием в большегрузных заливочных ковшах /
А�� Ф�� Шевченко, Б�� В�� Двоскин, А�� С�� Вергун и др�� // Бюл�� «Черметинформация»�� – 2001�� – № 1�� – С�� 12-14��
4�� Вергун А. С. Исследование и разработка оптимального химического состава магнийсодержащего реагента для
внедоменной десульфурации чугуна // Теория и практика металлургии�� – 2000�� – № 3�� – С�� 21-24��
5�� Экспериментальные исследования десульфурации чугуна магнезитом в условиях ДЗПВ / К�� Г�� Низяев, А�� Г�� Величко,
Б�� М�� Бойченко и др�� // Теория и практика металлургии�� – 2001�� – № 6�� – С�� 16-19��
6�� Гопенко В. Г., Петрович С. Ю., Черепанов В. П. Металлические порошки алюминия, магния, титана и кремния��
Потребительские свойства и область применения�� – CПб��: СПбГПУ, 2011�� – 48 c��
7�� Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза /
Е�� А�� Левашов, А�� С�� Рогачев, В�� И�� Юхвид, И�� П�� Боровинская�� – М��: ЗАО «Издательство БИНОМ», 1999�� – 176 с��
8�� Кубашевский О., Олкокк К. Б. Металлургическая термохимия: Пер с англ�� – М��: Металлургия, 1982�� – 392 с��
9�� Эллиот Д. Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов�� – М��: Металлургия, 1969�� –
252 с��
10�� Бережной А. С. Многокомпонентные системы окислов�� – К��: Наук�� думка, 1970�� – 544 с��
Молчанов Л. С., Нізяєв К. Г., Бойченко Б. М., Стоянов О. М., Синєгін Є. В.
Термодинамічний аналіз процесів відновлення оксидів магнію
для десульфурації залізовуглецевих розплавів
Розглянуто процеси відновлення оксидів магнію різними відновниками. Проведено детальний термодинамічний
аналіз процесів відновлення оксиду магнію вуглецем, кремнієм та алюмінієм. Встановлено, що найбільш раціо-
нальним способом відновлення оксиду магнію є алюмотермія.
Анотація
відновлення, оксид магнію, алюмотермія, вуглецевотермічне відновлення, силіко-
терміяКлючові слова
�0 �1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013�0 �1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 7 (242) ’2013
Molchanov L. S., Nizyaev K. G., Boichenko B. M., Stoyanov A. N., Sinegin E. V.
Thermodynamic analysis of reduction process of magnesium oxide
for desulphurization of ferric-carbon smelts
The reduction processes of magnesium oxide by various reducing agents were considered. A detailed thermodynamic
analysis of magnesium oxide reduction by carbon, silicon and aluminum was made. Found that the most efficient way to
reduce magnesium oxide is aluminothermal reduction.
Summary
reduction, magnesium oxide, aluminothermal reduction, carbothermal reduction,
silicothermal reductionKeywords
Поступила 17��07��13
Предлагаем разместить в нашем журнале
рекламу продукции или рекламного материала
о Вашем предприятии
РАСценКи нА РАЗМещение РеКлАМы
(цены приведены с учетом налога на рекламу)
2, 3-я страницы обложки страница внутри журнала
цветная 1400 грн�� цветная 1050 грн��
черно-белая 700 грн�� черно-белая 500 грн��
1/2 страницы формата 1/2 страницы формата А4
цветная 900 грн�� цветная 800 грн��
черно-белая 500 грн�� черно-белая 450 грн��
1/4 страницы формата 1/4 страницы формата А4
цветная 550 грн�� цветная 300 грн��
черно-белая 300 грн�� черно-белая 200 грн��
При повторном размещении рекламы – скидка 15 %
ВниМАниЮ АВТОРОВ!
В редакцию журнала «Металл и литье Украины»
принимаются рукописи на русском языке
и при наличии номера УДК��
Статьи обязательно должны содержать
на 3-х языках (русском, украинском и английском)
фамилии, имена, отчества авторов,
название статьи, аннотации, ключевые слова
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143752 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2077-1304 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:29:28Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Молчанов, Л.С. Низяев, К.Г. Бойченко, Б.М. Стоянов, А.Н. Синегин, Е.В. 2018-11-10T18:50:14Z 2018-11-10T18:50:14Z 2013 Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов / Л.С. Молчанов, К.Г. Низяев, Б.М. Бойченко, А.Н. Стоянов, Е.В. Синегин // Металл и литье Украины. — 2013. — № 7. — С. 25-30. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143752 669.11:661.846.22 Рассмотрены процессы восстановления оксида магния различными восстановителями. Проведен подробный термодинамический анализ процессов восстановления оксида магния углеродом, кремнием и алюминием. Установлено, что наиболее рациональным способом восстановления оксида магния является алюмотермия. Розглянуто процеси відновлення оксидів магнію різними відновниками. Проведено детальний термодинамічний аналіз процесів відновлення оксиду магнію вуглецем, кремнієм та алюмінієм. Встановлено, що найбільш раціональним способом відновлення оксиду магнію є алюмотермія. The reduction processes of magnesium oxide by various reducing agents were considered. A detailed thermodynamic analysis of magnesium oxide reduction by carbon, silicon and aluminum was made. Found that the most efficient way to reduce magnesium oxide is aluminothermal reduction. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов Термодинамічний аналіз процесів відновлення оксидів магнію для десульфурації залізовуглецевих розплавів Thermodynamic analysis of reduction process of magnesium oxide for desulphurization of ferric-carbon smelts Article published earlier |
| spellingShingle | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов Молчанов, Л.С. Низяев, К.Г. Бойченко, Б.М. Стоянов, А.Н. Синегин, Е.В. |
| title | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| title_alt | Термодинамічний аналіз процесів відновлення оксидів магнію для десульфурації залізовуглецевих розплавів Thermodynamic analysis of reduction process of magnesium oxide for desulphurization of ferric-carbon smelts |
| title_full | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| title_fullStr | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| title_full_unstemmed | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| title_short | Термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| title_sort | термодинамический анализ процессов восстановления оксидов магния для десульфурации железоуглеродистых расплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143752 |
| work_keys_str_mv | AT molčanovls termodinamičeskiianalizprocessovvosstanovleniâoksidovmagniâdlâdesulʹfuraciiželezouglerodistyhrasplavov AT nizâevkg termodinamičeskiianalizprocessovvosstanovleniâoksidovmagniâdlâdesulʹfuraciiželezouglerodistyhrasplavov AT boičenkobm termodinamičeskiianalizprocessovvosstanovleniâoksidovmagniâdlâdesulʹfuraciiželezouglerodistyhrasplavov AT stoânovan termodinamičeskiianalizprocessovvosstanovleniâoksidovmagniâdlâdesulʹfuraciiželezouglerodistyhrasplavov AT sineginev termodinamičeskiianalizprocessovvosstanovleniâoksidovmagniâdlâdesulʹfuraciiželezouglerodistyhrasplavov AT molčanovls termodinamíčniianalízprocesívvídnovlennâoksidívmagníûdlâdesulʹfuracíízalízovuglecevihrozplavív AT nizâevkg termodinamíčniianalízprocesívvídnovlennâoksidívmagníûdlâdesulʹfuracíízalízovuglecevihrozplavív AT boičenkobm termodinamíčniianalízprocesívvídnovlennâoksidívmagníûdlâdesulʹfuracíízalízovuglecevihrozplavív AT stoânovan termodinamíčniianalízprocesívvídnovlennâoksidívmagníûdlâdesulʹfuracíízalízovuglecevihrozplavív AT sineginev termodinamíčniianalízprocesívvídnovlennâoksidívmagníûdlâdesulʹfuracíízalízovuglecevihrozplavív AT molčanovls thermodynamicanalysisofreductionprocessofmagnesiumoxidefordesulphurizationofferriccarbonsmelts AT nizâevkg thermodynamicanalysisofreductionprocessofmagnesiumoxidefordesulphurizationofferriccarbonsmelts AT boičenkobm thermodynamicanalysisofreductionprocessofmagnesiumoxidefordesulphurizationofferriccarbonsmelts AT stoânovan thermodynamicanalysisofreductionprocessofmagnesiumoxidefordesulphurizationofferriccarbonsmelts AT sineginev thermodynamicanalysisofreductionprocessofmagnesiumoxidefordesulphurizationofferriccarbonsmelts |