Symulacja komputerowa procesu redukcji ciekłego żużla

• Autorzy: Kalisz D. , Rzadkosz S. , Piękoś M.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation of process in molten oxide slag reduction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zajmuje się termodynamiczną analizą elementarnych procesów chemicznych zachodzących podczas redukcji żużla zawierającego tlenek miedzi. Redukcja żużla zachodzi przez zastosowanie reduktora w postaci stałej - węgla, gazowej - tlenek węgla lub węgla rozpuszczonego w ciekłym żużlu. Obecna praca rozpatruje dwa procesy chemiczne: reakcję ciekłego żużla z węglem oraz z tlenkiem węgla. Korzystając z komercyjnego oprogramowania FATSage obliczono w warunkach równowagi termodynamicznej składy faz dla układów: stały węgiel – ciekły żużel - stop Cu–Fe–Pb – faza gzowa oraz gazowy CO – ciekły żużel – stop Cu–Fe–Pb – faza gazowa. Symulację prowadzono dla temperatury procesu 1500, 1600, 1700 K. Gazowe produkty reakcji redukcji i stop Cu–Fe–Pb były usuwane z układu w każdym kroku obliczeniowym. Uzyskane wyniki obliczeń wykazały, że redukcja za pomocą węgla odgrywa zasadniczą rolę w procesie odzysku miedzi.

EN

The present work deals with thermodynamic analysis of process of the reduction of molten slag containing copper oxide. Reduction of liquid slag is possible with solid carbon, gaseous carbon oxide. and carbon dissolved in liquid slag. This work studied two chemical reactions of liquid slag containing copper oxide: with solid carbon and gaseous CO. Thermodynamic equilibrium in the system: solid carbon – liquid slag – metallic alloy Cu–Fe–Pb – gas and gaseous CO – liquid slag – metallic Cu–Fe–Pb – gas were calculated by means of FACTSage software. The simulation of the progress of reduction process at 1500, 1600, 1700K was obtained under assumption that the gaseous reduction products and metallic alloy Cu–Fe–Pb were removed from consideration after each simulation step. The calculation revealed that consumption of reducing agent is much higher in the case of CO reduction. The effect of simulation suggested, that reduction with solid carbon is the predominant mode of industrial process.

Słowa kluczowe

PL

symulacja komputerowa; żużel ciekły; tlenek miedzi; równowaga termodynamiczna

EN

computer simulation; liquid slag; copper oxide; thermodynamic equilibrium

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, iss. 1s
• Strony: 91--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kalisz D.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy i Odlewnictwa Metali Nieżelaznych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

autor

Rzadkosz S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy i Odlewnictwa Metali Nieżelaznych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

autor

Piękoś M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy i Odlewnictwa Metali Nieżelaznych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Czernecki, J., Miczkowski, Z., Pluciński, S., Szwancyber, G., Warmuz, M. & Garbacki, J. (2001). Proces odmiedziowania żużla zawiesinowego i konwertorownia stopu CuPbFe w HM Głogów II. Rudy i Metale Nieżelazne, t. 46, 5-6, 221-227.
• [2] Gierek, A., Karwan, T., Rojek, J. & Bzymek J. (2005). Efekty badań odmiedziowania żużla z procesu zawiesinowego. Rudy i Metale Nieżelazne, t. 50, 12, 670-674.
• [3] Dziarmagowski, M. (2007). Proces redukcji żużla konwertorowego w elektrycznym piecu łukowym, Ucz. Wydawn. Naukowo – Dydakt. AGH, 167, Kraków.
• [4] Kucharski, M. (2003). Pirometalurgia miedzi. Uczelniane wydawnictwo AGH, Kraków.
• [5] (Podorska) Kalisz, D. & Wypartowicz, J. (2010). Termodynamiczna analiza elementarnych procesów redukcji ciekłego żużla tlenkowego, Hutnik, 4, 139-146.
• [6] Kalisz, D. & Wypartowicz, J., (2008). Thermodynamic analysis of elementary processes in molten oxide slag reduction. Archives of Metallurgy and Materials, 53, 595–600.
• [7] Wala, A., Kupka, M. & Barcik J. (1998): Technologia Metali t. 1: Metalurgia ekstrakcyjna; Wyd. Uniwersytetu Śląskiego.
• [8] Sarma, B., Cramb, A.W. & Fruehan, R. j. (1996). Reduction of FeO in smelting slags by solid carbon: experimental results, Met. Materials Trans B, 27B, 717. DOI: 10.1007/s11663-998-0152-5.
• [9] Wei, P., Sano, M., Hirasawa, M. & Mori K. (1991): Kinetics of carbon concetration and iron oxide slag, ISIJ Int.31, 358.
• [10] Morales, R.D., Rodriguez–Hernandez, H., Garnica–Gonzales, P. & Romero–Serrano, J.A. (1997). A Mathematical model for the reduction kinetics of iron oxide in electric furnace slags by graphite injection. ISIJ Int. 37, 1072.
• [11] Li, G., Zhang, F. & Sui, Z. (2003). Recycle of converter slag by high temperature carbon thermal reduction. Journal of Materials and Metallurgy, 2, 167-172.
• [12] http://www.factsage.com.
• [13] Mróz, J. (1994). Reduction of iron oxides from liquid slags with solid carbon. Scandinavian Journal of Metallurgy, 23, 9, 171-183.
• [14] Mróz, J. (2001). Evaluation of the reduction of iron oxide from liquid slags using a graphite rotating disk. Metallurgical and Materials Transactions B, 32 B, 1, 14-20.
• [15] Bafghi, M.S., Kurimoto, H. & Sano M. (1992). Effect of slag foaming on the reduction of iron oxide in molten slag by graphite. ISIJ International, 32, 10, 1084-1090.
• [16] Rzadkosz, S., Kalisz, D., Piękoś, M. & Cieślak W. (2012). Analiza termodynamiczna procesu redukcji żużla z pieca zawiesinowego za pomocą węgla dla odzysku miedzi. XV Międzynarodowa Konferencja Naukowo – Techniczna Odlewnictwa Metali Nieżelaznych. Nauka i Technologia. Stary Wiśnicz.
• [17] Karwan, T., Botor, J., Czernecki, A. & Zajączkowski, A. (1998). Segregation processing of Cu–Fe–Pb alloys. International Conf. Trends in Copper Metallurgy.277-286.
• [18] Wypartrowicz, J.(1995). Interpretation of Thermodynamic proporties of liquid solutions In Cu–Pb–Fe–As system. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej.