Побудова діаграми термодинамічної рівноваги реакцій в системі Ni-Cr-Mo-W-O-C стосовно екологічно спрямованої переробки металургійних відходів для підвищення рівня безпеки та гігієни праці
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2023.01.069Ключові слова:
діаграми термодинамічної рівноваги, оксидні техногенні відходи, переробка, екологічне напруження, безпекаАнотація
Статтю присвячено побудові діаграми термодинамічної рівноваги реакцій в системі Ni-Cr-Mo-W-O-C щодо пере-
робки техногенних відходів, що стосується підвищення рівня екологічної складової, а також безпеки та гігієни
праці в металургійному виробництві. Для досягнення цієї мети було розраховано умови термодинамічної рівно-
ваги відновлення залежно від температури процесу та концентрації монооксиду вуглецю, що вказує на можли-
вість протікання реакцій. Завдяки успішно проведеним етапам досліджень отримано суттєві результати з визна-
ченням температурних умов при певних концентраціях монооксиду вуглецю в зоні реакції, що дають можливість
утворення елементів у вільному стані та карбідів. На побудованій діаграмі показано області рівноваги реакцій, які
вказують на стадійність перетворень із пониженням вищих оксидних з’єднань до нижчих з послідуючим довід-
новленням. Також видно, що ділянки діаграми зі зміщенням рівноваги в сторону карбідоутворення знаходяться
при відносно низьких температурах. Для зміщення рівноваги реакцій у бік відновлення до металів у вільному стані
необхідно забезпечити підвищення температури та концентрації монооксиду вуглецю. Тобто отримання продук-
тів відновлення без вмісту карбідів є малоймовірним. Врахування зміни теплоємності компонентів реакцій та фа-
зових переходів зі зміною температури дало можливість отримати більш точні результати. Значна кількість роз-
глянутих реакцій і відповідних областей рівноваги на побудованій діаграмі в широкому температурному діапазоні
висвітлює більш повну картину можливих перетворень в процесі відновлення легованих техногенних відходів.
Разом з переробкою і поверненням у виробництво металургійних техногенних відходів із вмістом тугоплавких
елементів забезпечується зниження екологічного напруження та поліпшення рівня безпеки та гігієни праці у про-
мислових зонах.
Завантажити
Посилання
Henckens, M.L.C.M., Van Ierland, E.C., Driessen, P.P.J., Worrell, E. (2016). Mineral resources: Geological scarcity, market price trends, and future generations. Resources Policy, vol. 49, pp. 102–111, doi: https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2016.04.012
Smirnov, O.M., Petryshchev, A.S. (2021). Study of the structure of a resource-saving alloying alloy containing Fe, Ni, Cr, W, Mo, Nb, Ti obtained of technogenic waste for improving the life safety. Met. lit’e Ukr., no. 1 (29), pp. 87–93, doi: https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.087 [in Ukrainian].
Smirnov, A.N., Petryshchev, A.S., Semiriagin, S.V. (2021). Features of structural-phase transformations during the reduction melting of corrosion-resistant steel waste. Stal, no. 7, pp. 55–60 [in Russian].
Puchol, R.Q., Sosa, E.R., González, L.O., Castañeda, Y.P., Sierra, L.Y. (2016). New conception of the reutilization of solid waste from Cuban nickeliferous hydrometallurgical industry. Centro Azúcar Journal, vol. 43, no. 4, pp. 1–15.
Pincovschi, I., Neacsu, N., Modrogan, C. (2017). The Adsorbtion of Lead, Copper, Chrome and Nickel Ions from Waste Waters in Agricultural Argilaceous Soils. Revista de Chimie, vol. 68, iss. 4, pp. 635–638, doi: https://doi.org/10.37358/RC.17.4.5520
Madebwe, V., Madebwe, C., Munodawafa, A., Mugabe, F. (2017). Analysis of the Spatial and Temporal Variability of Toxic Heavy Metal Concentrations in Ground Water Resources in Upper Sanyati Catchment, Midlands Province, Zimbabwe. IIARD International Journal of Geography and Environmental Management, vol. 3, no. 1, pp. 23–37.
Rubezhniak, I.G. (2016). Comparative assessment of soil pollution standards with heavy metals in Ukraine and the EU countries. Scientific Bulletin of the National University of Bioresources and nature management of Ukraine. Seria: Biologia, biotehnologia, ekologia, vol. 234, pp. 228–238 [in Ukrainian].
Eastmond, D.A., MacGregor, J.T., Slesinski, R.S. (2008). Trivalent Chromium: Assessing the Genotoxic Risk of an Essential Trace Element and Widely Used Human and Animal Nutritional Supplement. Critical Reviews in Toxicology, vol. 38, iss. 3, pp. 173–190, doi: https://doi.org/10.1080/10408440701845401
Itankar, N., Patil, Y. (2014). Management of Hexavalent Chromium from Industrial Waste Using Low-cost Waste Biomass. Procedia – Social and Behavioral Sciences, vol. 133, no. 5, pp. 219–224, doi: https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.04.187
Chervona, Y., Arita, A., Costa, M. (2012). Carcinogenic metals and the epigenome: understanding the effect of nickel, arsenic, and chromium. Metallomics, vol. 4, iss. 7, pp. 619–627, doi: https://doi.org/10.1039/c2mt20033c
Atanassov, I. (2008). New bulgarian soil pollution standards. Bulgarian Journal of Agricultural Science, vol. 14, pp. 68–75.
Maksimov, E.A., Vasilev, V.I. (2016). Recycling and recycling of waste from rolling and pipe rolling shops of metallurgical plants. Bulleten “Chernaya metallurgiya”, no. 3, pp. 99–106 [in Russian].
Zhao, L., Wang, L., Chen, D., Zhao, H., Liu, Y., Qi, T. (2015). Behaviors of vanadium and chromium in coal-based direct reduction of high-chromium vanadium-bearing titanomagnetite concentrates followed by magnetic separation. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 25, iss. 4, pp. 1325–1333, doi: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(15)63731-1
Ryabchikov, I.V., Belov, B.F., Mizin, V.G. (2014). Reactions of Metal Oxides with Carbon. Steel in Translation, vol. 44, iss. 5, pp. 368–373, doi: https://doi.org/10.3103/S0967091214050118
Simonov, V.K., Grishin, A.M. (2013). Thermodynamic Analysis and the Mechanism of the Solid-Phase Reduction of Cr2O3 with Carbon: Part 1. Russian Metallurgy (Metally), no. 6, pp. 425–429, doi: https://doi.org/10.1134/S0036029513060153
Simonov, V.K., Grishin, A.M. (2013). Thermodynamic Analysis and the Mechanism of the Solid-Phase Reduction of Cr2O3 with Carbon: Part 2. Russian Metallurgy (Metally), no. 6, pp. 430–434, doi: https://doi.org/10.1134/S0036029513060165
Huang, D.H., Zhang, J.L., Lin, C.C., Mao, R. (2011). Production of ferronickel granules from nickel laterite ore/coal composite briquettes by direct reduction. Chinese Journal of Engineering, vol. 33, no. 12, pp. 1442–1447, doi: https://doi.org/10.13374/j.issn1001-053x.2011.12.015
Wang, L.W., Lü, X.M., Liu, M., You, Z.X., Lü, X.W., Bai, C.G. (2018). Preparation of ferronickel from nickel laterite via coalbased reduction followed by magnetic separation. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, vol. 25, no. 7, pp. 744–751, doi: https://doi.org/10.1007/s12613-018-1622-7
Zhang, Y., Wei, W., Yang, X., Wei, F. (2013). Reduction of Fe and Ni in Fe-Ni-O systems. Journal of Mining and Metallurgy. Section B: Metallurgy, vol. 49, iss. 1, pp. 13–20, doi: https://doi.org/10.2298/JMMB120208038Z
Shveikin, G.P., Kedin, N.A. (2014). Products of carbothermal reduction of tungsten oxides in argon flow. Russian Journal of Inorganic Chemistry, vol. 59 (3), pp. 153–158, doi: https://doi.org/10.1134/S0036023614030206
Smirnyagina, N.N., Khaltanova, V.M., Kim, T.B., Milonov, A.S. (2012). Thermodynamic modeling of the formation of borides and carbides of tungsten, synthesis, structure and phase composition of the coatings based on them, formed by electronbeam treatment in vacuum. Izvestia vysshykh uchebnykh zavedenii: Fizika, vol. 55, no. 12 (3), pp. 159–163.
Zhu, H.Y., Li, Z.B., Yang, H.S., Luo, L.G. (2013). Carbothermic Reduction of MoO3 for Direct Alloying Process. Journal of Iron and Steel Research, International, vol. 20, no. 10, pp. 51–56.
Kireev, V.A. (1970). Methods of practical calculations in the thermodynamics of chemical reactions. Moscow: Khimiya, 328 p. [in Russian].
Samsonov, G.V. (1976). Refractory compounds (handbook). [2nd ed.]. Moscow: Metallurgiya, 176 p. [in Russian].
Krestovnikov, A.N., Vladimirov, L.P., Gulyanitsky, B.S., Fischer A.Ya. (1963). Handbook of calculations of equilibria of metallurgical systems. Moscow: State scientific and technical publication of literature on ferrous and non-ferrous metallurgy, 356 p. [in Russian].
Karapetyants, M.Kh., Karapetyants, M.L. (1968). Basic thermodynamic constants of inorganic and organic substances. Moscow: Khimiya, 470 p. [in Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 А.С. Петрищев, Ю.О. Смірнов, С.В. Семірягін
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
