Wpływ temperatury na kinetykę redukcji żużla zawiesinowego za pomocą reduktora umieszczonego na jego powierzchni

• Autorzy: Madej P. , Kucharski M.

Warianty tytułu

EN

Influence of temperature on the reduction rate of the slag of the direct-to-blister process by means of a reducer (grinded graphite) applied on its surface

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań nad wpływem temperatury na kinetykę redukcji żużla pochodzącego z jednostadialnego procesu otrzymywania miedzi w HM GŁOGÓW. Badania polegały na oznaczeniu stężeń powstającego tlenku i dwutlenku węgla w mieszaninie z azotem o stałym natężeniu przepływu (25 Ndm3/h) przepuszczanym przez układ pomiarowy. Dzięki takiej procedurze było możliwe określenie liczb moli powstającego CO i CO2 w jednostce czasu, a tym samym ilości tlenu (n[O]) usuwanego z żużla. Miarą szybkości redukcji były wartości dn[O]/dt określone bezpośrednio z pomiarów. Stwierdzono znaczny wzrost szybkości redukcji żużla z temperaturą, a otrzymane wyniki w temperaturach 1623 i 1673 K ujawniły także wzmożoną redukcję żelaza. Ponadto, dokonano porównania szybkości redukcji w przypadkach, gdy reduktor był aplikowany na powierzchnię lub pod powierzchnią żużla. W obu przypadkach szybkość procesu redukcji jest kontrolowana przez reakcje zachodzące na powierzchni faz reduktor/żużel. Praca kończy się wnioskami o charakterze praktycznym i poznawczym.

EN

The paper presents the results of the study on the reduction rate of the slag produced in the direct-to-blister process at the HM GŁOGÓW smelter. The study consists of measurements of the carbon monoxide and carbon dioxide concentrations in a mixture with nitrogen, passing through the experimental apparatus with a constant flowrate (25 Ndm3/h). Such a procedure enables us to determine the number of moles of the CO and CO2 generated in the experiments, and therefore — also the quantity of the oxygen (n[O]) removed from the slag. The rate of the reduction process was measured by the dn[O]/dt values, which were determined directly from the measurements. It was found that the reduction rate increases with the temperature increase, and at higher temperatures, 1623 K and 1673 K, a significant reduction of the iron was observed. In addition, a comparison of the reduction rates in two cases was made. In one case, the reducer in the form of graphite powder was applied on the slag’s surface, while in the other case, a solid graphite penetrator was immersed in the melt. In both cases, the process was controlled by the reactions which took place on the reducer/slag interface. Conclusions and practical recommendation end the paper.

Słowa kluczowe

PL

kinetyka odzysku miedzi; proces jednostadialny Outokumpu

EN

copper recovery kinetics; Outokumpu direct-to-copper process

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 59, nr 8
• Strony: 383--395
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Madej P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, Al. A. Mickiewicza, 30-059 Kraków

autor

Kucharski M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, Al. A. Mickiewicza, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Lin P. L., P elton A . D.: Structural Model for Binary Silicate Systems. Met. Trans. 1979, t.10B, s. 667-675.
• 2. Masson C. R.: An approach to the problem of ionic distribution in liquid silicates. Proc. Roy. Soc. 1965, t. A287, s. 201-221.
• 3. Gaskell D. R.: The Themodynamic Properties of the Masson Polymerization Models of Liquid Silicates. Met. Trans. 1973, t. 4, s. 185-192.
• 4. Kucharski M.: Solubility of Copper in Outokumpu Slag. Metals Technology, 1979, s. 354-356.
• 5. Kondakov V. V., Ryzhonkov D. I., Golenko D. M.: Issledovanie kinetiki vosstanovleniâ zakisi železa tverdym uglerodom pri temperaturah vyše 1400°. Izv. VUZ Chern. Met. 1960, t. 4, s. 23-28.
• 6. Grieveson P., Turkdogan E. T.: Kinetics of Oxidation and Reduction
• of Molten Iron Oxide. AIME Trans., 1964, t. 230, s. 1609-1614.
• 7. Krainer H., Beer H. P., Brandl H.: Untersuchung über die Reactionen flüssiger hocheisen(II)-oxidhaltiger Schlacken mit festem Kohlenstoff. Techn. Mitt. Krupp Forsch.-Ber, 1966, t. 24 nr 3, s. 139-146.
• 8. Fay Fun: Rates and Mechanism of FeO Reduction from Slags. Metall. Trans., 1970, t. 1, s. 2537-2541.
• 9. Shalimov M. P., Boronenkov V. N., Lyamkin S. A.: Mehanizm i kinetika vzaimodeistviâ rasplavov FeO-SiO2, s uglerodom. Metally, 1980, t. 6, s. 32-36.
• 10. Sato A., Aragane G., Kamihira K., Yoshimatsu S.: Reducing Rates of Molten Iron Oxide by Solid Carbon or Carbon in Molten Iron. Transactions of ISIJ, 1987, t. 27, s. 789-796.
• 11. Utigard T., Sunchez G., Manriquez J., Lurashi A., Diaz C., Cordero D., Almendras E.: Reduction Kinetics of Liquid Iron Oxide- Containind slags by Carbon Monoxide. Metall. Trans.B, 1997, t. 28B, s. 821-26.
• 12. Min D. J., Fruchan R. J.: Rate of reduction of FeO in slags by FeO-C drops. Metall. Trans. B, 1992, t. 23B, s. 29-37.
• 13. Warczok A., Utigard T. A.: Fayalite Slag Reduction by Solid Graphite. Can. Metall. Q. 1998, t. 37 nr 1, s. 27-38.
• 14. El-Rassi K. P., Utigard T. U.: Rate of Slag Reduction in a Laboratory Electric Furnace — Alternating vs Direct Current. Metall. Mater. Trans. B., 2000, t. 31B, s. 1187-1194.
• 15. Mróz J.: Evaluation of the Reduction of Iron Oxide from Liquid Slags using a Graphite Rotating Disk. Metall. Mater. Trans.B, 2001, t. 32B, nr 5, s. 821-830.
• 16. Barati M., Coley K.: A c omparison o f t he k inetics o f t he CO-CO2 reaction with steelmaking and copper making slag. Metall. Mater. Trans.B, 2005, t. 36B, s. 169-178.
• 17. Kucharski M., Sak T., Madej P., Wędrychowicz M., Mróz W.: A study on the Copper Recovery from the Slag of the Outokumpu Direct-to-Copper Process. Metall. Mater. Trans.B, 2014, t. 45B, s. 590-602.
• 18. Madej P., Kucharski M.: Influence of temperature on the rate of copper recovery from the slag of the flash direct-to-blister process by a solid carbon reducer. Arch. Metall. Materials [praca przyjęta do druku].
• 19. Schuhmann R., Ensio J. P.: Thermodynamics of Iron-Silicate Slags: Slags Saturated with Gamma Iron, Transaction AIME, 1951, t. 191, s. 401-411; Journal of Metals (May 1951).
• 20. Monografia KGHM Polska Miedź S.A., Lubin 2007, s. 729.
• 21. Kucharski M., Sak T.: [badania nie opublikowane].