Аннотации:
Обсуждены особенности процессов восстановления оксидов железа Fe3O4 до FeO и FeO
до Fe в газовых смесях H2 (ao, моль) – CO (co, моль) в контакте с углеродом при нагревании
до T = 850…955 К при давлении 1 атм. Общее количество газов в исходной смеси задавалось
(ao + co) = 1 моль, а соотношение ao /co варьировалось в пределах от 1/0 до 0/1. Рассчитаны параметры получающихся равновесных систем:
Fe3O4 – FeО – Н2 (a) – Н2О (b) – СО (c) – СО2 (d) – С,
FeO – Fe– Н2 (a) – Н2О (b) – СО (c) – СО2 (d) – С.
Определены условия выделения сажистого углерода и его количества. Рассчитаны параметры реакций газификации углерода парами воды Н2О и диоксидом СО2. Вычислены общий
и удельный расходы углерода. Рассчитаны количества восстановленных оксидов Fe3O4 и FeO.
По результатам этих расчетов определены соотношения восстановительных способностей Н2
и СО γ = b/d. Для восстановления и Fe3O4 до FeO, и FeO до Fe это соотношение изменяется от
0 до 5,76 в зависимости от температуры и величины ao /co. Показано, что восстановление
Fe3O4 до FeO при температуре ~ 917 К характеризуется величиной γ = 2,30 и большими количествами восстановленного оксида. Восстановление FeO до Fe при ~ 955 К характеризуется
величиной γ = 1,71 и большими количествами восстановленного оксида. The features of the processes of reduction of iron oxides Fe3O4 to FeO and FeO to Fe in
gas mixtures H2 (ao) – CO (co) in contact with carbon are discussed when heated to temperatures
of 850–955 K at a pressure of 1 atm. The total amount of gases in the initial mixture was set
(ao + co) = 1 mol, and the ratio ao/co varied from 1/0 to 0/1. The parameters of the resulting equilibrium
systems:
Fe3O4 – FeO – H2 (a) – H2O (b) – CO (c) – C02 (d) – C,
FeO – Fe – H2 (a) – H2O (b) – CO (c) – C02 (d) – C
are calculated. The conditions for the separation of black carbon and its amount are determined.
The parameters of gasification reactions of carbon with water vapor H2O and dioxide CO2 are calculated.
The total and specific costs of carbon are calculated. The amounts of reduced oxides Fe3O4
and FeO are calculated. Based on the results of these calculations, the reduction ratios of H2 and CO
of γ = b/d are determined. For the reduction of Fe3O4 to FeO and FeO to Fe, this ratio varies from 0
to 5.76 depending on the temperature and the value of ao/co. It is shown that the reduction of Fe3O4
to FeO at a temperature of ~ 917 K is characterized by a value of γ = 1.71 and large amounts of
the reduced oxide. The reduction of FeO to Fe at ~955 K is characterized by a value of γ = 2.30 and
a large amount of the reduced oxide.
Описание:
Кузнецов Юрий Серафимович, канд. техн. наук, профессор кафедры материаловедения
и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск;
kuznetcovys@susu.ru.
Михайлов Геннадий Георгиевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск;
mikhailovgg@susu.ru.
Качурина Ольга Ивановна, канд. хим. наук, доцент кафедры теоретической и прикладной
химии, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; kachurinaoi@susu.ru. Yu.S. Kuznetsov, kuznetcovys@susu.ru,
G.G. Mikhailov, mikhailovgg@susu.ru,
O.I. Kachurina, kachurinaoi@susu.ru
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation