Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану
The paper presents the results of a thermodynamic analysis of the complex reduction of iron chromite with the participation of methane at temperatures precluding the charge melting. Some possible physicochemical recovery models are considered. The process of iron chromite reduction by methane withou...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/139 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471954356994048 |
|---|---|
| author | Гришин, О.М. Надточій, А.А. Петренко, В.О. |
| author_facet | Гришин, О.М. Надточій, А.А. Петренко, В.О. |
| author_sort | Гришин, О.М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-06-17T15:43:25Z |
| description | The paper presents the results of a thermodynamic analysis of the complex reduction of iron chromite with the participation of methane at temperatures precluding the charge melting. Some possible physicochemical recovery models are considered. The process of iron chromite reduction by methane without disproportionation is more likely thermodynamically (at T above 800 K). Reduction of chromite with mixtures (CH4 + CO2) and (CH4 + H2O) contributes to the development of the conversion of
CH4 in the presence of a catalytic surface, which can be Femet. It was concluded that the thermodynamic preference is given to methane conversion reactions at temperatures above ~ 953 K, that is, in the reduction of iron chromite. According to the proposed method, the temperature of the onset of the reduction of Cr2FeO4 by methane was calculated at the first and second stages of the reduction. The equilibrium composition of the gas phase is calculated for the reduction of chromite by methane in the case of inconstancy of the ratio of carbon and hydrogen containing gases (parameter n). Parameter n is influenced by two opposite processes – by carbon gasification reaction, which leads to a decrease in parameter n, and methane decomposition, which increases the content of hydrogen-containing gases. A method is proposed and the parameter n is calculated to reduce iron chromite by methane, according to the data obtained, the temperature dependences of the parameter n were constructed for the first and second stages of chromite reduction under the condition of the stoichiometric ratio (C + H2)/O. With carbon deficiency, a more complex scheme is used, which is characterized by varying degrees of process completion depending on the C/O ratio. Thermodynamic modeling of the Cr-Fe-C-O-H system was performed for the variants of reducing chromite of iron with methane mixtures with water vapor and carbon dioxide. It is shown that the equilibrium gas phase at T > 1173K has a high reduction potential, which makes it possible to use the exhaust gas in the process. A fundamentally possible scheme of organization of the process using non-converted natural gas has been confirmed. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:44Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-139 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:44Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1392023-06-17T15:43:25Z Physical and chemical analysis of complex restoration of Cr2FeO4 with participation of methane Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану Гришин, О.М. Надточій, А.А. Петренко, В.О. iron chromite natural gas complex reduction chromium carbide thermodynamic modeling хроміт заліза природний газ комплексне відновлення карбід хрому термодинамічне моделювання The paper presents the results of a thermodynamic analysis of the complex reduction of iron chromite with the participation of methane at temperatures precluding the charge melting. Some possible physicochemical recovery models are considered. The process of iron chromite reduction by methane without disproportionation is more likely thermodynamically (at T above 800 K). Reduction of chromite with mixtures (CH4 + CO2) and (CH4 + H2O) contributes to the development of the conversion of CH4 in the presence of a catalytic surface, which can be Femet. It was concluded that the thermodynamic preference is given to methane conversion reactions at temperatures above ~ 953 K, that is, in the reduction of iron chromite. According to the proposed method, the temperature of the onset of the reduction of Cr2FeO4 by methane was calculated at the first and second stages of the reduction. The equilibrium composition of the gas phase is calculated for the reduction of chromite by methane in the case of inconstancy of the ratio of carbon and hydrogen containing gases (parameter n). Parameter n is influenced by two opposite processes – by carbon gasification reaction, which leads to a decrease in parameter n, and methane decomposition, which increases the content of hydrogen-containing gases. A method is proposed and the parameter n is calculated to reduce iron chromite by methane, according to the data obtained, the temperature dependences of the parameter n were constructed for the first and second stages of chromite reduction under the condition of the stoichiometric ratio (C + H2)/O. With carbon deficiency, a more complex scheme is used, which is characterized by varying degrees of process completion depending on the C/O ratio. Thermodynamic modeling of the Cr-Fe-C-O-H system was performed for the variants of reducing chromite of iron with methane mixtures with water vapor and carbon dioxide. It is shown that the equilibrium gas phase at T > 1173K has a high reduction potential, which makes it possible to use the exhaust gas in the process. A fundamentally possible scheme of organization of the process using non-converted natural gas has been confirmed. В роботі представлено результати термодинамічного аналізу комплексного відновлення хроміту заліза за участю метану при температурах, що виключають розплавлення шихти. Розглянуто деякі можливі фізико-хімічні моделі відновлення. Термодинамічно більш ймовірний процес відновлення хроміту заліза метаном без диспропорціонування (при Т вище 800 К). Відновлення хроміту сумішами (СН4 + СО2) і (СН4 + Н2О) сприяє розвитку конверсії СН4 при наявності каталітичної поверхні, якою може виступати Feмет. Зроблено висновок про термодинамічну перевагу реакцій конверсії метану при температурі вище ~ 953 К, тобто в області відновлення хроміту заліза. За запропонованою методикою виконано розрахунок температури початку відновлення Cr2FeO4 метаном на першому і другому етапах відновлення. Розрахований рівноважний склад газової фази для реакції відновлення хроміту метаном у разі несталості співвідношення вуглець- і воденьвмісних газів (параметр n). На параметр n впливають два протилежні процеси – реакція газифікації вуглецю, яка призводить до зменшення параметра n, і розпад метану, який сприяє збільшенню вмісту воденьвмісних газів. Запропоновано методику та виконано розрахунок параметра n для відновлення хроміту заліза метаном, за отриманими даними побудовано температурні залежності параметра n для першого і другого етапів відновлення хроміту за умови стехіометричного співвідношення (С + Н2)/О. При дефіциті вуглецю реалізується більш складна схема, яка характеризується різним ступенем завершення процесу в залежності від співвідношення С/О. Виконано термодинамічне моделювання системи Cr-Fe-C-O-H для варіантів відновлення хроміту заліза сумішами метану з водяною парою і діоксидом вуглецю. Показано, що рівноважна газова фаза при Т > 1173 К має високий відновлювальний потенціал, що дає можливість використовувати газ, що відходить, в технологічному процесі. Підтверджено принципово можливу схему організації процесу з використанням неконвертованого природного газу. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-17 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/139 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 27 No. 1-2 (2019): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 27 № 1-2 (2019): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/139/140 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | хроміт заліза природний газ комплексне відновлення карбід хрому термодинамічне моделювання Гришин, О.М. Надточій, А.А. Петренко, В.О. Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title | Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title_alt | Physical and chemical analysis of complex restoration of Cr2FeO4 with participation of methane |
| title_full | Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title_fullStr | Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title_full_unstemmed | Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title_short | Фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення Cr2FeO4 за участю метану |
| title_sort | фізико-хімічний аналіз комплексного відновлення cr2feo4 за участю метану |
| topic | хроміт заліза природний газ комплексне відновлення карбід хрому термодинамічне моделювання |
| topic_facet | iron chromite natural gas complex reduction chromium carbide thermodynamic modeling хроміт заліза природний газ комплексне відновлення карбід хрому термодинамічне моделювання |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/139 |
| work_keys_str_mv | AT grišinom physicalandchemicalanalysisofcomplexrestorationofcr2feo4withparticipationofmethane AT nadtočíjaa physicalandchemicalanalysisofcomplexrestorationofcr2feo4withparticipationofmethane AT petrenkovo physicalandchemicalanalysisofcomplexrestorationofcr2feo4withparticipationofmethane AT grišinom fízikohímíčnijanalízkompleksnogovídnovlennâcr2feo4zaučastûmetanu AT nadtočíjaa fízikohímíčnijanalízkompleksnogovídnovlennâcr2feo4zaučastûmetanu AT petrenkovo fízikohímíčnijanalízkompleksnogovídnovlennâcr2feo4zaučastûmetanu |