Physicochemical and Mass Transfer Processes when Samples from Fluxed Magnetite Iron Ore Concentrates are Heated in a Thermal Plant

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is established that firing samples (granules) in a layer of fluxed magnetite iron ore concentrates are accompanied by complex physicochemical processes related to the oxidation of magnetite and the decomposition of carbonates. When they are heated, along with heat exchange processes, mass transfer processes also occur. These processes are interrelated and affect each other, as well as the degree of completion of the processes of oxidation and decarbonization in the layer. The oxidation mechanism of the samples containing magnetite is considered. A model of the mass transfer process for the period of decomposition of carbonates is refined. An equation is proposed that describes the kinetics of magnetite oxidation in samples upon heating for a more general form of boundary conditions. An equation is presented that makes it possible to determine the rate constant of the oxidation process depending on the characteristics of the heat-carrier gas and the properties of the material. A calculation procedure is developed to determine the diffusion coefficient of oxygen in the combustion products of various fuels. Experiments are carried out to study the kinetics of oxidation and decarbonization processes in a layer of granules on an experimental setup, which make it possible to simulate these processes in relation to different periods of their heat treatment in thermal plants and determine the mass transfer coefficients. This will make it possible to determine the degree of completion of processes by the height of the layer at the given values of the temperature and duration of firing.

About the authors

B. P. Yuriev

Yeltsin Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia

Email: yurev-b@mail.ru
Россия, Екатеринбург

V. A. Dudko

Yeltsin Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia

Author for correspondence.
Email: yurev-b@mail.ru
Россия, Екатеринбург

References

  1. Королев В.Н. // Тепломассообмен. Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2006.
  2. Брюханов О.Н., Шевченко С.Н. // Тепломассообмен. М.: Инфра – М, 2012.
  3. Дульнев Г.Н. // Теория тепло- и массообмена. СПб.: НИУ ИТМО, 2012.
  4. Yang X.Y., Gong Z.Q., Liu F.L. // J. Cent. South Univ. Technol. 2004. V. 11. № 2. P. 152.
  5. Gao Q.J., Shen Y.S., Liu C.S. // J. Iron Steel Res. Intern. 2016. V. 23. № 10. P. 1007.
  6. Zhang H.Q., Fu J.T. // Intern. J. Miner. Metall. Mater. 2017. V. 24. № 6. P. 603.
  7. Zhang H.Q., Fu J.T., Guo Z.Q. // J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed. 2018. V. 33. № 6. P. 1516.
  8. Liang R.Q., Yang S., He J.C. // J. Iron Steel Res. Intern. 2013. V. 20. № 9. P. 16.
  9. Петров Л.В., Соляников В.М. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 9.
  10. Шайтура Н.С., Ларичев М.Н. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 18.
  11. Рязанов А.А., Рахимов Р.З., Винниченко В.И. и др. // Строит. материалы. 2020. № 3. С. 54.
  12. Фрумина Н.С., Кручкова Е.С., Муштакова С.П. // Аналитическая химия кальция. Сер. Аналитическая химия элементов. М.: Наука, 1974.
  13. Колобердин В.И., Боброва Н.С. // Химия и хим. технология. 2005. Т. 48. Вып. 1. С. 81.
  14. Голубев В.О., Белоглазов И.Н. // Записки Горного института. 2006. Т. 169. С. 104.
  15. Манташян А.А. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 18.
  16. Кольцов Н.И. // Хим. физика. 2021, Т. 40. № 11. С. 3.
  17. Eriksson A., Andersson C., Semberg P. // ISIJ Intern. 2021. V. 61. № 5. P. 1439.
  18. Kumar T.K.S., Viswanathan N.N., Bjorkman B. // Metall. Mater. Trans. B. 2019. V. 50. № 1. P. 162.
  19. Sardari A., Alamdari E.K., Toncaboni S.Z. et al. // Intern. J. Miner. Metall. Mater. 2017. V. 24. № 5. P. 486.
  20. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высш. шк., 1962.
  21. Абзалов В.М., Горбачев В.А., Евстюгин С.Н. и др. Физико-химические и теплотехнические основы производства железорудных окатышей. / Под ред. акад. Леонтьева Л.И. Екатеринбург: МИЦ, 2015.
  22. Эдстрем И.О. // Пробл. современной металлургии. 1958. № 1. С. 3.
  23. Юрьев Б.П., Брук Л.Б., Спирин Н.А. и др. Основы теории процессов при обжиге железорудных окатышей. Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2018.
  24. Берман Ю.А., Марков А.Д. // Изв. вузов. Черн. металлургия. 1971. № 1. С. 31.
  25. Ball D.F., Buler F.G., Ratter H. // Iron and Steel. 1966. V. 39. № 4. P. 150.
  26. Фон Богданди Л., Энгель Г.Ю. Восстановление железных руд. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1971.
  27. Братчиков С.Г., Берман Ю.А., Белоцерковский Я.Л. и др. Теплотехника окускования железорудного сырья. М.: Металлургия, 1970.
  28. Копырин И.А., Перминов Н.И., Борц Ю.М. // Изв. вузов. Черн. металлургия. 1970. № 6. С. 28.
  29. Похвиснев А.Н., Савельев Б.А. // Сталь. 1958. № 2. С. 105.
  30. Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н., Савицкая Л.Ю. // Изв. вузов. Черн. металлургия. 1968. № 9. С. 31.
  31. Есин О.А., Гельд П.В. // Физическая химия пирометаллургических процессов. Т. 1. М.: Металлургиздат, 1950.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (195KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Б.П. Юрьев, В.А. Дудко