Швидкість газових потоків при комплексному відновленні рудних матеріалів
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Встановити оптимальні параметри комплексного відновлення рудовуглецевого окатиша в умовах відсутності рідких фаз і визначити вплив розміру окатиша, частки вуглецю, що газифікується, і температури на глибину проникнення водню всередину окатиша. Встановити залежність положення кордону, що поділяє окатиш на зону комплексного відновлення та зону вуглецевотермії, від зазначених параметрів процесу твердофазного відновлення. Методика. У роботі використовується розроблена методика розрахунку вхідного та вихідного газових потоків стосовно моделі рудовуглецевого окатиша, що обдувається потоком водню. При розрахунку величин газових потоків варіювали параметрами: розмір окатиша, частка вуглецю, що газифікується, і температура у встановлених межах. За розробленою методикою розрахунку концентрації водню на зовнішній поверхні окатиша виконано оцінку впливу зовнішньодифузійної ланки на величину вхідного потоку. Наукова новизна. Вперше розраховані величини вхідного та вихідного газових потоків стосовно процесу комплексного твердофазного відновлення рудовуглецевого окатиша. Теоретично обґрунтовано та підтверджено розрахунком вплив розміру окатиша, частки газифікованого вуглецю та температури на глибину проникнення водню вглиб окатиша. Отримано рівняння, що описують вплив аналізованих параметрів процесу на величини газових потоків. Встановлено, що збільшення розміру окатиша звужує зону проникнення водню, зменшуючи обсяг окатиша, який відновлюється комплексно. У такому напрямі впливає підвищення частки газифікованого вуглецю, тобто інтенсифікація процесу. При постійних значеннях частки газифікації вуглецю та розміру окатиша підвищення температури процесу сприяє розширенню меж комплексного відновлення. Проаналізовано вплив швидкості зовнішнього газового потоку на величину вхідного потоку. Встановлено, що зростання лінійної швидкості потоку водню дещо інтенсифікує вхідний потік, проте цей ефект має загасаючий характер. На завершальній стадії процесу, коли повністю відновлено оксид в зоні комплексного відновлення, проходить процес комплексного довідновлення у зоні вуглецевотермії за рахунок потоків водню, що проникають, і вуглецю, що залишився. Практична значимість. Отримані результати розрахунків дозволяють визначити оптимальні параметри процесу комплексного відновлення рудовуглевецого окатиша, які забезпечують найбільше проникнення водню вглиб окатиша.
ENG: Purpose. To establish the optimal parameters for the complex reduction of an ore-carbon pellet in the absence of liquid phases and to determine the effect of the pellet size, the proportion of gasified carbon and temperature on the depth of hydrogen penetration into the pellet. Determine the dependence of the position of the boundary separating the pellet into the zone of complex reduction and the zone of carbonothermia, on the indicated parameters of the process of solid-phase reduction. Methodology. The work uses the developed method for calculating the incoming and outgoing gas flows in relation to the model of an ore-carbon pellet blown by a hydrogen flow. When calculating the values of gas flows, the following parameters were varied: the size of the pellet, the proportion of gasified carbon and temperature within the established limits. According to the developed method for calculating the hydrogen concentration on the outer surface of the pellet, an assessment was made of the influence of the external diffusion link on the input flow. Scientific novelty. For the first time, the values of inlet and outlet gas flows were calculated in relation to the process of complex solid-phase reduction of ore-carbon pellet. The influence of the pellet size, the proportion of gasified carbon and temperature on the depth of hydrogen penetration into the pellet is theoretically substantiated and confirmed by calculation. Equations are obtained that describe the influence of the considered process parameters on the values of gas flows. It has been established that an increase in the size of the pellet narrows the zone of hydrogen penetration, reducing the volume of the pellet, which is reduced in a complex manner. An increase in the share of gasified carbon affects in the same direction, i.e. process intensification. At constant values of the share of carbon gasification and the size of the pellet, an increase in the temperature of the process contributes to the expansion of the boundaries of complex reduction. The influence of the velocity of the external gas flow on the value of the incoming flow is analyzed. It has been established that an increase in the linear velocity of the hydrogen flow somewhat intensifies the incoming flow, but this effect is damped. At the final stage of the process, when the oxide is completely reduced in the zone of complex reduction, the process of complex additional reduction takes place in the zone of carbonothermy due to the penetrating flows of hydrogen and the remaining carbon. Practical significance. The obtained results of calculations make it possible to determine the optimal parameters of the process of complex reduction of ore-coal pellet, which provide the greatest penetration of hydrogen into the depth of the pellet.
ENG: Purpose. To establish the optimal parameters for the complex reduction of an ore-carbon pellet in the absence of liquid phases and to determine the effect of the pellet size, the proportion of gasified carbon and temperature on the depth of hydrogen penetration into the pellet. Determine the dependence of the position of the boundary separating the pellet into the zone of complex reduction and the zone of carbonothermia, on the indicated parameters of the process of solid-phase reduction. Methodology. The work uses the developed method for calculating the incoming and outgoing gas flows in relation to the model of an ore-carbon pellet blown by a hydrogen flow. When calculating the values of gas flows, the following parameters were varied: the size of the pellet, the proportion of gasified carbon and temperature within the established limits. According to the developed method for calculating the hydrogen concentration on the outer surface of the pellet, an assessment was made of the influence of the external diffusion link on the input flow. Scientific novelty. For the first time, the values of inlet and outlet gas flows were calculated in relation to the process of complex solid-phase reduction of ore-carbon pellet. The influence of the pellet size, the proportion of gasified carbon and temperature on the depth of hydrogen penetration into the pellet is theoretically substantiated and confirmed by calculation. Equations are obtained that describe the influence of the considered process parameters on the values of gas flows. It has been established that an increase in the size of the pellet narrows the zone of hydrogen penetration, reducing the volume of the pellet, which is reduced in a complex manner. An increase in the share of gasified carbon affects in the same direction, i.e. process intensification. At constant values of the share of carbon gasification and the size of the pellet, an increase in the temperature of the process contributes to the expansion of the boundaries of complex reduction. The influence of the velocity of the external gas flow on the value of the incoming flow is analyzed. It has been established that an increase in the linear velocity of the hydrogen flow somewhat intensifies the incoming flow, but this effect is damped. At the final stage of the process, when the oxide is completely reduced in the zone of complex reduction, the process of complex additional reduction takes place in the zone of carbonothermy due to the penetrating flows of hydrogen and the remaining carbon. Practical significance. The obtained results of calculations make it possible to determine the optimal parameters of the process of complex reduction of ore-coal pellet, which provide the greatest penetration of hydrogen into the depth of the pellet.
Description
А. Надточій: ORCID 0000-0001-5077-0562
Keywords
оксид, вуглецевотермічне та комплексне відновлення, вхідний та вихідний газові потоки, зовнішньодифузійний опір, oxide, carbon-thermal and complex reduction, incoming and outgoing gas flows, external diffusion resistance, КТОМП
Citation
Гришин О. М., Надточій А. А. Швидкість газових потоків при комплексному відновленні рудних матеріалів. Теорія і практика металургії. 2022. № 6 (137). С. 13–19.