Взаимодействие материалов на основе гематита с расплавленным железом

• Автор: Михайлов, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

1.1 Физикохимические характеристики оксидов группы железа и областей их применения

1.1.1 Система кислороджелезо.

1.1.2 Система марганец кислород

1.1.3 Система никель кислород

1.1.4 Система медь кислород

1.1.5 Система железомарганецкислород

1.1.6 Система железоникелькислород

1.1.7 Система железомедькислород

1.2Гетерогенные реакции с участием оксидных расплавов и железа

1.2.1 Механизм гетерогенного взаимодействия.

1.2.2 Окислительновосстановительные процессы на границе расплав жидкое железо. Ряд напряжений металлов относительно железа в шлаках.
1.2.3 Взаимодействия стааи с оксидными расплавами кориумом
1 .ЗСпособы получения расплава железа в лабораторных условиях.
1.3.1 Сравнительный анализ способов получения расплавленного железа.
1.3.2 Общая характеристика СВС процессов
1.3.3 Восстановление окиси железа алюминием.
1.4Выводы из анализа литературы и постановка задачи исследования
2Методика эксперимента.
2.1 Исходное сырье
2.2Методика синтеза керамических образцов.
2.3Методика синтеза термитных смесей
2.4Методика синтеза специальных бетонов.
2.5 Методика проведения экспериментов по взаимодействию расплавов железа с керамическими образцами.
2.5.1 Методика проведения экспериментов в восстановительной среде и нейтральной среде на лабораторной установке ЛД
2.5.2 Методика проведения экспериментов в установке индукционной плавки ВЧИ9.
2.5.3 Методика проведения экспериментов в условиях вакуума или атмосфере гелия на установке плавки в условиях левитации ЭМТ.
2.5.4 Методика проведения экспериментов в условиях окислительной среды
2.6 Методика проведения анализа.
2.6.1 Методика проведения рентгенофазового анализа
2.6.2 Методика проведения электронномикроскопического анализа
2.7 Применяемое программное обеспечение.
2.7.1 Программа АТЯ 1.2.
2.7.2 Программа ИВТАНтермо
ЗЭкспериментальная часть
3.1 Расчтный ряд напряжений для оксидных расплавов при температуре С относительно железа.
Т ьтпрпммйиты и имтпатт1.ипм атмгъргЬрп оя1ГМ мпм грпмм АО
ЖЖЖЖЖЖЖ Ж Ж. Ж Ж Ж Ж
3.2.1 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой, полученной из гематита Ре3 без активирующих добавок.
3.2.2 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой системы оксид железаоксид никеля.
3.2.3 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой системы оксид железаоксид марганца.
3.2.4 Взаимодействие расплавленного железа с бетоном марки ЦКС
3.2.5 Взаимодействие расплавленного железа с бетоном марки БГК
3.2.6 Взаимодействие расплавленного железа с бетоном марки ЦКС с
добавкой оксида никеля
3.3Эксперименты в окислительной атмосфере индукционный нагрев
3.3.1 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой системы оксид
железаоксид никеля.
3.3.2Взаимодействие расплавленного железа с бетоном марки ОКА.
З.З.ЗВзаимодействие расплавленного железа с бетоном марки ОКАМ.
3.3.4Взаимодействие расплавленного железа с бетоном марки ЦКС.
3.4Эксперименты в восстановительной ат.мосфере индукционный нагрев
3.4.1 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой оксид железаоксид
3.4.2Взаимодействие расплавленного железа с керамикой оксид железаоксид
марганца.
3.5Эксперименты в окислительной атмосфере с применением СВСпроцесса для плавления железа
3.5.1 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой состава оксид железаоксид марганца ГМ.
3.5.2 Взаимодействие расплавленного железа с керамикой состава оксид
железаоксид марганца оксид никеля ГМН
бсуждение результатов
5Выводы
Список использованных источников


Для рассмотрения этих процессов существует необходимость анализа литературных данных о свойствах гематита, диаграммах состояния элементов подгруппы железа с кислородом, способов получения расплава железа. Проведенные в ходе работы исследования позволили разработать рецептуру нового вида жертвенного керамического материала ЖКМ, новизна которого подтверждена патентом РФ 6. На основе этого патента на кафедре технологии электротермических и плазмохимических производств СПбГТИТУ были созданы технические условия на специальные бетоны марок ОКАМ и ЦКСМ ТУ 5 и ТУ 7, а так же технологические инструкции на их изготовлеие ТИ . ТИ . ТИ . ТИ . Целью работы является разработка составов ЖКМ и ЖМ, которые активно взаимодействуют с расплавленным железом. Разработать методику эксперимента по взаимодействию расплава железа с керамикой на основе гематита ЖКМ. На основе теоретического анализа выбрать добавки в гематитсодержащие ЖМ, активирующие реакцию окисления расплавленного железа. Провести серию опытов по взаимодействию расплавленного железа с ЖКМ, содержащей и не содержащей активирующие добавки, в различных условиях. Исследовать полученные образцы при помощи качественного и количественного анализа и вскрыть механизм гетерогенной реакции на границе расплавленное железо тврдый гематитсодержащий материал. Установлен механизм гетерогенной реакции на границе расплавов железа и оксидов. Исследовано влияние добавок оксидов никеля, меди и марганца на взаимодействие гематитсодержащих материалов с расплавленным железом. Усовершенствованы составы новых функциональных материалов жертвенного керамического материала, цемента кладочного специального ЦКС и бетона огнеупорного корундовоаиоминатного ОКА. Механизм взаимодействия жидкого железа с оксидным расплавом, содержащим оксиды железа. Способ активации процессов окисления железа оксидным расплавом на общей границе расплавленное железотврдый ЖКМ или ЖМ введением в эти материалы добавок оксидов 3с1 элементов. ЖКМ, а также специальных бетонов ЦКСМ и ОКАМ в рамках проекта ловушки расплава ядерного реактора типа ВВЭР. Электротермия, Ядерное будущее безопасность, экономика, право Полярное сияние, Руднотермические печи Электротермия. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методики эксперимента, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка использованных источников и двух приложений. Работа изложена на 6 страницах машинописного текста, включающего таблиц, рисунок, список использованных источников из наименов2ания, страниц приложений. В современной промышленности основным сырьем для получения стали и чугуна являются руды, содержащие оксиды железа. Особенно ценными являются бурые железняки или гематитовая руда, с массовой долей Ре3 . При всем многообразии способов получения стати и чугуна из оксидных железных руд, процесс сводится к гетерогенному восстановлению оксидов железа. Монооксид железа РеО восстанавливается до Ре газами косвенное восстановление и углеродом прямое восстановление. Получившийся в реакции 4 СО участвует в реакциях . Диаграмма состояния системы Ре0 изучена в классической работе 3. В системе железокислород образуются три оксида вюстит РеО, магнетит Ре4 и гематит Ре3. На рисунке 2 показан участок диаграммы плавления системы РеО. Вюстит ни при каких температурах не отвечает составу РеО. Магнетит имеет структуру обращенной шпинели РеРе2е3, обладает ферромагнетизмом, но его магнитные свойства слабые. Среди оксидов железа наибольшее количество модификаций встречается у Ре3. Наиболее распространенной из них является гематит основной вид железосодержащего сырья применяемого в производстве ферритов От стабильности его свойств и наличия примесей других модификаций в значительной степени зависит воспроизводимость свойств ферритов. Гематит имеет ромбоэдрическую решетку, изотропную корунду, с элементарной ячейкой, состоящей из шести ионов О2 и четырех Ре3. Гематит является антиферромагнетиком. Известны еще две формы оксидов железа уРе3 и 5Ре3 сообщается о существовании рРе3. ЫаОН. При 0 С они переходят в аРе3. Ре3 имеет кубическую решетку типа шпинели, эта форма всегда присутствует в сырье совместно с аРе3.