cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2017-3-37-44cvmet-505Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ Fe2O3–NiO–CoO–CTHERMODYNAMIC SIMULATION OF CHEMICAL AND PHASE TRANSFORMATIONS IN THE Fe2O3–NiO–CoO–C SYSTEMКолесниковА. С.KolesnikovA. S.

Кандидат технических наук, доцент кафедры технологий цемента, керамики и стекла

(160012, Казахстан, г. Шымкент, пр-т Тауке хана, 5) 

Cand. Sci. (Tech.), associate prof. of the Department «Technology of cement, ceramics and glass» 

(160012, Kazakhstan, Shymkent, Tauke Khan avenue, 5)

kas164@rambler.ruНазарбековаС. П.NazarbekovaS. P.БайболовК. С.BaibolovK. S.ДжолдасоваШ. А.DzholdasovaSh. A.Южно-Казахстанский государственный университет им. М. АуэзоваКазахстанSouth Kazakhstan State University named after M. AuezovKazakhstan201712062017033744Copyright © Колесников А.С., Назарбекова С.П., Байболов К.С., Джолдасова Ш.А., 20172017Колесников А.С., Назарбекова С.П., Байболов К.С., Джолдасова Ш.А.Kolesnikov A.S., Nazarbekova S.P., Baibolov K.S., Dzholdasova S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/505

Проведено термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе Fe2O3–NiO–CoO–C с помощью многоцелевого программного комплекса «Астра 4», разработанного в МВТУ им. Баумана, предназначенного для моделирования равновесных состояний и процессов в высокотемпературных системах с химическими и фазовыми превращениями. Изучение моделирования химических и фазовых превращений в системе выполнялось в интервалах темпе-ратур 573–1773 К и давлений 0,001–0,1 МПа. В ходе моделирования было установлено, что железо в основном переходит в Fe(к) и степень его перехода (αFe) составляет от 28,9 % при Т = 1173 К до 99,05 % при Т = 1773 К; величина αNi составляет 100 % при Т = 573÷1273 К и с повышением температуры до 1773 К снижается до 99,99 % (начинает переходить в газовую фазу); степень перехода кобальта (аналогично никелю он распределяется в Со(к)) составляет 100 % при Т = 573÷1273 К и с увеличением температуры до 1773 К снижается до 99,99 % (начало перехода в газовую фазу). 

The paper describes the thermodynamic simulation of chemical and phase transformations in the Fe2O3–NiO–CoO–C system carried out using the Astra 4 multipurpose software package developed at the Bauman Moscow State Technical University, which was designed to simulate equilibrium states and processes in high-temperature systems with chemical and phase transformations. The study of chemical and phase transformation simulation in the system was carried out in temperature ranges of 573–1773 K and pressure ranges of 0,001–0,1 MPa. In the course of simulation it was found that iron mainly transited into Fe(k) and its transition degree (αFe) was from 28,9 % at Т = 1173 K to 99,05 % at Т = 1773 K; the value of αNi was 100 % at Т = 573÷1273 K and decreased to 99,99 % (when starting transition into the gaseous phase) when the temperature increased to 1773 K; the transition degree of cobalt (similar to nickel, it was distributed into Со(к)) was 100 % at Т = 573÷1273 K and decreased to 99,99 % (when starting transition into the gaseous phase) when the temperature increased to 1773 K.

термодинамический прогнозхимические и фазовые превращениямоделированиеоксид никеляоксид кобальтагазовая и конденсированная фазыметаллывосстановлениеуглероджелезоникелькобальтthermodynamic predictionchemical and phase transformationssimulationnickel oxidecobalt oxidegaseous and condensed phasesmetalsrecoverycarbonironnickelcobaltReferencesРезник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. В 3 т. М.: Наука и технология, 2001.Reznik I.D., Ermakov G.P., Shneerson Ya.M. Nikel’ [Nickel]. Moscow: Nauka i tekhnologiya, 2001.Борбат В.Ф., Лещ И.Ю. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта. М.: Металлургия, 1976.Borbat V.F., Leshch I.Yu. Novye protsessy v metallurgii nikelya i kobal’ta [New processes in metallurgy of nickel and cobalt]. Moscow: Metallurgiya, 1976.Alibhai K.A.K., Dudeney A.W.L., Leak D.J., Agatzini S., Tzeferis P. Bioleaching an bioprecipitation of nicel and iron iron from laterites / FEMS Microbiol. Rev. 1993. Vol. 1—3. Р. 87—96.Alibhai K.A.K., Dudeney A.W.L., Leak D.J., Agatzini S., Tzeferis P. Bioleaching an bioprecipitation of nicel and iron iron from laterites. FEMS Microbiol. Rev. 1993. Vol. 1—3. Р. 87—96.Sukla L.B., Panchanadikar V.V., Kar R.N. Regional Research Laboratory, Bhubaneswar 751013, Orissa, In-dia // World J. Microbiol. Biotechnol. 1993. Vol. 9. No. 2. Р. 255—257.Sukla L.B., Panchanadikar V.V., Kar R.N. Regional Research Laboratory, Bhubaneswar 751013, Orissa, India. World J. Microbiol. Biotechnol. 1993. Vol. 9. No. 2. Р. 255— 257.Живаева А.Б., Башлыкова Т.В., Дорошенко М.В., Горшков Г.В., Горшкова Т.И., Свиридов Л.И. Бактериальное выщелачивание силикатных никелевых руд // Цвет. металлы. 2007. No. 3. С. 65—67.Zhivayeva A.B., Bashlykova T.V., Doroshenko M.V., Gor-shkov G.V., Gorshkova T.I., Sviridov L.I. Bakterial’noye vyshchelachivanie silikatnykh nikelevykh rud [Bacterial leaching of silicate nickel ores]. Tsvetnye metally. 2007. No. 3. Р. 65—67.Seggiania M., Vitoloa S., D’Antoneb S. Recovery of nickel from Orimulsion fly ash by iminodiacetic acid chelating resin // Hydrometallurgy. Vol. 81. No. 1. 2006. P. 9—14.Seggiania M., Vitoloa S., D’Antoneb S. Recovery of nickel from Orimulsion fly ash by iminodiacetic acid chelating resin. Hydrometallurgy. Vol. 81. No. 1. 2006. P. 9—14.Mohapatra S., Sengupta Ch., Nayak B.D., Sukla L.B., Mishra B.K. Effect of thermal pretreatment on recovery of nickel and cobalt from Sukinda lateritic nickel ore using microorganisms // Korean J. Chem. Eng. 2008. Vol. 25. P. 1070—1075.Mohapatra S., Sengupta Ch., Nayak B.D., Sukla L.B., Mishra B.K. Effect of thermal pretreatment on recovery of nickel and cobalt from Sukinda lateritic nickel ore using microorganisms. Korean J. Chem. Eng. 2008. Vol. 25. P. 1070—1075.Zhou Sh., Wei Y., Li B., Wang H., Ma B., Wang Ch. Chlori-dization and reduction roasting of high-magnesium low-nickel oxide ore followed by magnetic separation to enrich ferronickel concentrate // Metall. Mater. Trans. B. 2016. Vol. 47. P. 145—153.Zhou Sh., Wei Y., Li B., Wang H., Ma B., Wang Ch. Chlo-ridization and reduction roasting of high-magnesium low-nickel oxide ore followed by magnetic separation to enrich ferronickel concentrate. Metall. Mater. Trans. B. 2016. Vol. 47. P. 145—153.Kim K.D., Huh W.W., Min D.J. Effect of FeO and CaO on the sulfide capacity of the ferronickel smelting slag // Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45. P. 889—896.Kim K.D., Huh W.W., Min D.J. Effect of FeO and CaO on the sulfide capacity of the ferronickel smelting slag. Metall. Mater. Trans. B. 2014. Vol. 45. P. 889—896.Колесников А.С., Капсалямов Б.А., Колесникова О.Г., Кураев Р.М., Стрюковский И.А. Технология переработки отходов цинковой промышленности с получением ферросплава и возгонов цветных металлов // Вестн. ЮУрГУ. 2013. No. 1. С. 34—39.Kolesnikov A.S., Kapsalyamov B.A., Kolesnikova O.G., Kuraev R.M., Stryukovskii I.A. Tekhnologiya pererabotki otkhodov tsinkovoi promyshlennosti s polucheniem fer-rosplava i vozgonov tsvetnykh metallov. [The technology of recycling of waste zinc industry with the obtaining of ferroalloy and sublimates non-ferrous metals]. Vestnik YuUrGU. 2013. No. 1. P. 34—39.Kolesnikov A.S. Kinetic investigations into the distillation of nonferrous metals during complex processing of waste of metallurgical industry // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. Р. 1—5.Kolesnikov A.S. Kinetic investigations into the distillation of nonferrous metals during complex processing of waste of metallurgical industry. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. Р. 1—5.Колесников А.С. Термодинамическое моделирование получения ферросплава и возгонов цветных метал-лов в системе клинкервельцевания — углерод // Ак-туальные инновационные исследования: Наука и практика: Эл. науч. изд. 2013. No. 2. С. 12—17.Kolesnikov A.S. Termodinamicheskoe modelirovanie polucheniya ferrosplava i vozgonov tsvetnykh metallov v sisteme klinker vel’tsevaniya — uglerod [Thermodynamic modeling of the obtaining of ferroalloy and sublimates non-ferrous metals in the system of the waelz clinker — carbon]. In: Aktual’nye innovatsionnye issledovaniya: Nauka i praktika. 2013. No. 2. Р. 12—17.Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical reaction and equilibrium loftware with extensive thermochemical database. Pori: Outokumpu Research OY, 2002.Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical reaction and equilibrium loftware with extensive thermochemical database. Pori: Outokumpu Research OY, 2002.Синярев Г.В., Ватолин Н.А., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлурги-ческих процессов. М.: Наука, 1962.Sinyarev G.V., Vatolin N.A., Moiseev G.K. Primenenie EVM dlya termodinamicheskikh raschetov metallurgicheskikh protsessov [The use of computers for thermodynamic calculations of metallurgical processes]. Moscow: Nauka, 1962.Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация. Дис. … докт. техн. наук. М.: МВТУ, 1984.Trusov B.G. Termodinamicheskii metod analiza vysoko-temperaturnykh sostoyanii i protsessov i ego praktiches-kaya realizatsiya [Thermodynamic method of analysis high temperature states and processes and its practical implementation]: Dissertation of Dr. Sci. (Tech.). Mos-cow: MVTU, 1984.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.