РОЗРАХУНОК ТЕМПЕРАТУР ПЕРЕБІГУ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ ПРОЦЕСУ СТУПІНЧАСТОГО ВІДНОВЛЕННЯ ЗАЛІЗА З ГЕМАТИТУ ГАЗОМ СО І ГАЗИФІКАЦІЇ ТВЕРДОГО ВУГЛЕЦЮ ЗА ІСНУЮЧИМИ ФОРМУЛАМИ І ЗА СТАНДАРТНИМИ ЗНАЧЕННЯМИ ЕНТАЛЬПІЇ ТА ЕНТРОПІЇ РЕЧОВИН
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.39.2021.2Ключові слова:
відновлення, оксид заліза, монооксид вуглецю, хімічна реакція, газифікація вуглецю, ентальпія, ентропія, енергія Гіббса, гранична температура, термодинаміка, реакція Белла–БудуараАнотація
У статті наведені результати термодинамічної оцінки можливості перебігу хімічних реакцій ступінчастого відновлення заліза з гематиту газом–відновником СО, а також хімічної реакції Белла–Будуара. Цілями роботи є знаходження за допомогою виразів, що існують в літературних джерелах та виведені автором, графічних залежностей чисельних значень вільної енергії Гіббса від температури. Отримані чисельні значення граничних температур, нижче або вище за які реакції ступінчастого відновлення заліза з гематиту газом СО та газифікації твердого вуглецю за реакцією Белла–Будуара термодинамічно проходити не можуть.
Посилання
Oxidizing and Reducing Agents. Last updated Sep 13, 2021. URL: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Supplemental_Modules_(Analytical_Chemistry)/Electrochemistry/Redox_Chemistry/Oxidizing_and_Reducing_Agents
Вегман Е. Ф. Металлургия чугуна / Е. Ф. Вегман, Б. Н. Жеребин, А. Н. Похвиснев и др. – М.: Металлургия, 1989. 512 с.
Чернов Д. К. О прямом получении литого железа и стали в доменной печи (Сообщение в Императорское Русское техническое общество 20 января 1899 г.) / Д. К. Чернов // Избранные труды по металлургии и металловедению; под ред. В. Д. Садовского; составитель А. С. Фёдоров. М. : Наука, 1983. С. 235–253.
Байков А. А. Собрание трудов. – В 5 т. Т.2: Труды в области металлографии (металловедения), теории металлургических процессов, общей и физической химии / А. А. Байков // Ред. сост. : чл.–кор. М. М. Карнаухов, проф. Г. А. Кащенко, проф. Н. П. Щапов и др. М.– Л. : Издательство Академии наук СССР, 1948. 590 с.
Процессы восстановления окислов железа. Термодинамика восстановления оксидов железа. URL:http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2017/NTM/Isin i dr/ Теория/2 ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА.htm http://elib.kstu.kz/fulltext/books/2017/NTM/Isin%20i%20dr/Теория/2%20ПРОЦЕССЫ%20ВОССТАНОВЛЕНИЯ%20ОКИСЛОВ%20ЖЕЛЕЗА.htm
Восстановление железа из окислов в доменной печи. URL: http://metal–archive.ru/domennyy–process/2098–vosstanovlenie–zheleza–iz–okislov–v–domennoy–pechi.html
Дальский А. М. Технология конструкционных материалов. Учебник для машиностроительных специальностей вузов /А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др.; Под общ. рeд. А. М. Дальского. 2–е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1985. 448 с.
Шаповалов А. Н. Теория металлургических процессов: Учебно–методическое пособие / А. Н. Шаповалов. Новотроицк : НФ НИТУ «МИСиС», 2015. 91 с. URL: http://nf.misis.ru/download/mt/Teoriy_metallurgicheskih_processov.pdf
Борнацкий И. И. Теория металлургических процессов / И. И. Борнацкий. Киев–Донецк : Вища школа, 1978. 288 с.
Вяткин Г. П. К термодинамике процессов восстановления оксидов железа в атмосфере водяного газа / Г. П. Вяткин., Г. Г. Михайлов, Ю. С. Кузнецов, О. И. Качурина // Вестник ЮУрГУ, серия «Металлургия», вып. 17. 2011. № 36. c. 33–38. URL: https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/1923/8.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Алешина А. С. Газификация твёрдого топлива: учебное пособие / А. С. Алешина, В. В. Сергеев. СПб. : Изд–во Политехн. ун–та, 2010. 202 с. URL: https://elib.spbstu.ru/dl/2949.pdf/download/2949.pdf
Братковский Е. В. Экстракция чёрных металлов из природного и техногенного сырья, доменный процесс / Е. В. Братковский, А. В. Заводяный. – Новотроицк: НФ МИСиС, 2007. – 162 с. URL: https://ua1lib.org/book/2958220/f8e9f2?id=2958220&secret=f8e9f2
Турчанин М. А. Теория и технология металлургического производства. Ч.1. Теория металлургических процессов: учеб. пособ. к практическим занятиям и изучению дисциплины /М. А. Турчанин. Краматорск: ДГМА, 2008. 80 с. URL: http://www.dgma.donetsk.ua/metod/tolv/ТТМП_ПР_Ч1.pdf
Рыжонков Д. И. Теория металлургических процессов: учебник для вузов / Д. И. Рыжонков, П. П. Арсентьев, В. В. Яковлев и др. М.: Металлургия, 1989. 392 с.
Пантейков С. П. О температурах протекания реакций восстановления железа из гематита газом СО с позиций термодинамики / С. П. Пантейков // “Trends of development modern science and practice”: Abstracts of the IX International Scientific and Practical Conference, Stockholm, Sweden. November 16–19, 2021. pp. 568–574. DOI – 10.46299/ISG.2021.II.IX. URL: https://isg–konf.com/ru/trends–of–development–modern–science–and–practice–ru/
Расчёт термодинамических величин (энтальпии, энтропии, энергии Гиббса) реакций восстановления оксидов железа. URL: http://buzani.ru/zadachi/fizicheskaya–khimiya/1582–reaktsii–vosstanovleniya–oksidov–zheleza–zadachi–14–15
Задачи к разделу Основы термодинамики с решениями. URL: http://zadachi–po–khimii.ru/obshaya–himiya/zadachi–k–razdelu–osnovy–termodinamiki.html
Стандартные энтальпии образования ΔHoобр., стандартные энергии Гиббса образования ΔGoобр. неорганических веществ и их стандартные энтропии So при 298,15 К. URL:https://tehtab.ru/Guide/GuideChemistry/ThermicConstantsSubst/ThermicConstantsSubstEnorganic/
Стромберг А. Г. Физическая химия: учебник для хим. спец. вузов / А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко. 6–е изд. М.: Высшая школа, 2006. 527 с.
Пантейков С. П. Определение температур протекания реакций восстановления железа из гематита газом СО и газификации твёрдого углерода по стандартным значениям энтальпии и энтропии / С. П. Пантейков // “Modern aspects of science and practice”: Abstracts of the XI–th International Scientific and Practical Conference, November 30 – December 03, 2021, Melbourne, Аustralia. pp. 558–564. DOI 10.46299/ISG.2021.II.XI. URL: https://isg–konf.com/ru/modern–aspects–of–science–and–practice–ru/
Ellingham Diagrams. URL: https://web.mit.edu/2.813/www/readings/Ellingham_diagrams.pdf
Using Ellingham diagram,how to determine that in between C and CO which is better reducing agent? URL: https://socratic.org/questions/using–ellingham–diagram–how–to–determine–that–in–between–c–and–co–which–is–bette
Пантейков С. П. О возможности восстановления вюстита монооксидом углерода / С. П. Пантейков // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #31. Тechnics and technology” (Rotterdam (NL), 30.07.2020–31.07.2020). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2020. Str.8–11. URL: http://конференция/files/7_viii_2020s.pdf
Пантейков С. П. О восстановлении монооксида марганца монооксидом углерода / С. П. Пантейков // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #36. Тechnics and technology” (London (GB), 29.12.2020–30.12.2020). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2020. Str. 73–76. URL: https://конференция.com.ua/files/108_07_i_2020_s.pdf
Пантейков С. П. О восстановлении кремния из кремнезёма монооксидом углерода / С. П. Пантейков // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #37. Тechnics and technology” (Berlin (DE), 30.01.2021–31.01.2021). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2021. Str. 28–30. URL: http://конференция/files/scientific_conference/109–7@II_2021.pdf
Oxidizing and Reducing Agents. Last updated Sep 13, 2021 [in English]. URL: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Supplemental_Modules_(Analytical_Chemistry)/Electrochemistry/Redox_Chemistry/Oxidizing_and_Reducing_Agents
Vegman E. F. Metallurgiya chuguna / E. F. Vegman, B. N. Zherebin, A. N. Pokhvisnev i dr. – M. : Metallurgiya, 1989. 512 p. [in Russian].
Chernov D. K. O pryamom poluchenii litogo zheleza i stali v domennoi pechi (Soobshchenie v Imperatorskoe Russkoe tekhnicheskoe obshchestvo 20 yanvarya 1899 g.) / D. K. Chernov // Izbrannye trudy po metallurgii i metallovedeniyu; pod red. V. D. Sadovskogo; sostavitel' A. S. Fedorov. M. : Nauka, 1983. P. 235–253 [in Russian].
Baikov A. A. Sobranie trudov. V 5 t. T.2: Trudy v oblasti metallografii (metallovedeniya), teorii metallurgicheskikh protsessov, obshchei i fizicheskoi khimii / A. A. Baikov // Red. sost. : chl.–kor. M. M. Karnaukhov, prof. G. A. Kashchenko, prof. N. P. Shchapov i dr. M.–L. : Izdatel'stvo Akademii nauk SSSR, 1948. 590 p. [in Russian].
Protsessy vosstanovleniya okislov zheleza. Termodinamika vosstanovleniya oksidov zheleza [in Russian]. URL
http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2017/NTM/Isin i dr/ Теория/2 ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА.htm http://elib.kstu.kz/fulltext/books/2017/NTM/Isin%20i%20dr/Теория/2%20ПРОЦЕССЫ%20ВОССТАНОВЛЕНИЯ%20ОКИСЛОВ%20ЖЕЛЕЗА.htm
Vosstanovlenie zheleza iz okislov v domennoi pechi [in Russian]. URL: http://metal–archive.ru/domennyy–process/2098–vosstanovlenie–zheleza–iz–okislov–v–domennoy–pechi.html
[http://metal-archive.ru/domennyy-process/2098-vosstanovlenie-zheleza-iz-okislov-v-domennoy-pechi.html7] Dal'skii A. M. Tekhnologiya konstruktsionnykh materialov. Uchebnik dlya mashinostroitel'nykh spetsial'nostei vuzov / A. M. Dal'skii, I. A. Arutyunova, T. M. Barsukova i dr.; Pod obshch. red. A. M. Dal'skogo. 2–e izd., pererab. i dop. M. : Mashinostroenie, 1985. 448 p. [in Russian].
Shapovalov A. N. Teoriya metallurgicheskikh protsessov: Uchebno–metodicheskoe posobie / A. N. Shapovalov. Novotroitsk : NF NITU «MISiS», 2015. 91 p. [in Russian]. URL: http://nf.misis.ru/download/mt/Teoriy_metallurgicheskih_processov.pdf
Bornatskii I. I. Teoriya metallurgicheskikh protsessov / I. I. Bornatskii. – Kiev–Donetsk : Vishcha shkola, 1978. 288 p. [in Russian].
Vyatkin G. P. K termodinamike protsessov vosstanovleniya oksidov zheleza v atmosfere
vodyanogo gaza / G. P. Vyatkin, G. G. Mikhailov, Yu. S. Kuznetsov, O. I. Kachurina // Vestnik YuUrGU, seriya «Metallurgiya», vyp. 17. 2011. № 36. P. 33–38 [in Russian]. URL:
https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/1923/8.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Aleshina A. S. Gazifikatsiya tverdogo topliva: uchebnoe posobie / A. S. Aleshina, V. V. Sergeev. – SPb. : Izd–vo Politekhn. un–ta, 2010. 202 p. [in Russian]. URL:
https://elib.spbstu.ru/dl/2949.pdf/download/2949.pdf
Bratkovskii E. V. Ekstraktsiya chernykh metallov iz prirodnogo i tekhnogennogo syr'ya, domennyi protsess / E. V. Bratkovskii, A. V. Zavodyanyi. Novotroitsk: NF MISiS, 2007. – 162 p. [in Russian]. URL: https://ua1lib.org/book/2958220/f8e9f2?id=2958220&secret=f8e9f2
Turchanin M. A. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. Ch.1. Teoriya metallurgicheskikh protsessov: ucheb. posob. k prakticheskim zanyatiyam i izucheniyu distsipliny / M. A. Turchanin. Kramatorsk: DGMA, 2008. 80 p. [in Russian]. URL:
http://www.dgma.donetsk.ua/metod/tolv/TTMP_PR_Ch1.pdf
Ryzhonkov D. I. Teoriya metallurgicheskikh protsessov: uchebnik dlya vuzov / D. I. Ryzhonkov, P. P. Arsent'ev, V. V. Yakovlev i dr. M.: Metallurgiya, 1989. 392 p. [in Russian].
Panteikov S. P. O temperaturakh protekaniya reaktsii vosstanovleniya zheleza iz gematita gazom CO s pozitsii termodinamiki / S. P. Panteikov // “Trends of development modern science and practice”: Abstracts of the IX International Scientific and Practical Conference, Stockholm, Sweden. November 16–19, 2021. P. 568–574. DOI 10.46299/ISG.2021.II.IX [in Russian]. URL: https://isg–konf.com/ru/trends–of–development–modern–science–and–practice–ru/
Raschet termodinamicheskikh velichin (ental'pii, entropii, energii Gibbsa) reaktsii vosstanovleniya oksidov zheleza [in Russian]. URL: http://buzani.ru/zadachi/fizicheskaya–khimiya/1582–reaktsii–vosstanovleniya–oksidov–zheleza–zadachi–14–15
Zadachi k razdelu Osnovy termodinamiki s resheniyami [in Russian]. URL: http://zadachi–po–khimii.ru/obshaya–himiya/zadachi–k–razdelu–osnovy–termodinamiki.html
Standartnye ental'pii obrazovaniya ΔHoоbr, standartnye energii Gibbsa obrazovaniya ΔGoobr. neorganicheskikh veshchestv i ikh standartnye entropii So pri 298,15 K [in Russian]. URL: https://tehtab.ru/Guide/GuideChemistry/ThermicConstantsSubst/ThermicConstantsSubstEnorganic/
Stromberg A. G. Fizicheskaya khimiya: uchebnik dlya khim. spets. vuzov / A. G. Stromberg, D. P. Semchenko. 6–e izd. M.: Vysshaya shkola, 2006. 527 p. [in Russian].
Panteikov S. P. Opredelenie temperatur protekaniya reaktsii vosstanovleniya zheleza iz gematita gazom SO i gazifikatsii tverdogo ugleroda po standartnym znacheniyam ental'pii i entropii / S. P. Panteikov // “Modern aspects of science and practice”: Abstracts of the XI–th International Scientific and Practical Conference, November 30 December 03, 2021, Melbourne, Australia. – P. 558–564. DOI 10.46299/ISG.2021.II.XI [in Russian]. URL: https://isg–konf.com/ru/modern–aspects–of–science–and–practice–ru/
Ellingham Diagrams [in English].
URL: https://web.mit.edu/2.813/www/readings/Ellingham_diagrams.pdf
Using Ellingham diagram,how to determine that in between C and CO which is better reducing agent? [in English]. URL: https://socratic.org/questions/using–ellingham–diagram–how–to–determine–that–in–between–c–and–co–which–is–+bette
Panteikov S. P. O vozmozhnosti vosstanovleniya vyustita monooksidom ugleroda / S. P. Panteikov // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #31. Technics and technology” (Rotterdam (NL), 30.07.2020–31.07.2020). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2020. P. 8–11 [in Russian]. URL: http://konferentsiya/files/7_viii_2020s.pdf
Panteikov S. P. O vosstanovlenii monooksida margantsa monooksidom ugleroda / S. P. Panteikov // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #36. Technics and technology” (London (GB), 29.12.2020–30.12.2020). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2020. – P. 73–76 [in Russian]. URL: https://konferentsiya.com.ua/files/108_07_i_2020_s.pdf
Panteikov S. P. O vosstanovlenii kremniya iz kremnezema monooksidom ugleroda / S. P. Panteikov // Monografia pokonferencyjna “Science, research, development #37. Technics and technology” (Berlin (DE), 30.01.2021–31.01.2021). Warszawa: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2021. P. 28–30 [in Russian]. URL: http://konferentsiya/files/scientific_conference/109–7@II_2021.pdf
