The object of research, development or design (in Russian) : Никелевая руда, никельсодержащий сплав

The object of research, development or design (in Kazakh) : Никель кені, никелі бар қорытпа

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является исследование возможности восстановления оксидов никеля водородным газом из никелевых руд с последующим получением никельсодержащего сплава

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты никель кендеріндегі никель тотықтарын сутегі газымен тотықсыздандыру арқылы никелі бар қорытпа алу мүмкіндігін зерттеу болып табылады

Методы исследования (на русском) : Термодинамическое моделирование процесса восстановление никеля и железа

Методы исследования (на казахском) : Никель және темірдің тотықсыздану процесінің термодинамикалық модельдеуі

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведено термодинамическое моделирование восстановления оксида никеля различными восстановителями (C, Al + C, Si + C) с использованием HSC Chemistry. Расчёты показали, что процесс становится термодинамически возможным при 820–860 °C, обеспечивая извлечение никеля 98,5–99,5 %. При карботермическом восстановлении (C = 0,2 моль, 860 °C) Ni = 99,42 %, Fe = 34,07 %; при Al–C системе (Al = 0,06 моль, C = 0,08 моль, 840 °C) Ni = 98,48 %, Fe = 15 %; при Si–C системе (Si = 0,05 моль, C = 0,08 моль, 820 °C) Ni = 98,78 %, Fe = 19 %. Наибольшая селективность восстановления достигается в алюминий-углеродной системе, где никель восстанавливается почти полностью при минимальном участии железа, тогда как карботермический вариант обеспечивает большее общее извлечение металлов, но требует более высоких температур. Расчёты восстановления никеля с использованием газовых смесей CO + H₂ показали, что добавление водорода снижает температуру начала восстановления с 440 °C (при чистом CO) до 340 °C, обеспечивая полное восстановление при 750 °C. Оптимальным составом признана смесь CO : H2 = 1 : 2, обеспечивающая высокий уровень извлечения никеля при умеренных температурах и минимальных затратах восстановителя. Восстановление железа во всех случаях начиналось при 440 °C, что подтверждает селективный характер восстановления никеля

Obtained results and novelty (in Kazakh) : HSC Chemistry бағдарламасын пайдалана отырып, никель тотығын әртүрлі тотықсыздандырғыштармен (C, Al + C, Si + C) тотықсыздандырудың термодинамикалық моделдеуі жүргізілді. Есептеулер нәтижесінде процесс 820–860 °C температура аралығында термодинамикалық тұрғыдан мүмкін болатыны және никельдің түсімі 98,5–99,5 % аралығында екені анықталды. Көміртегітермиялық тотықсыздандыру кезінде (C = 0,2 моль, 860 °C) Ni = 99,42 %, Fe = 34,07 %; Al–C жүйесінде (Al = 0,06 моль, C = 0,08 моль, 840 °C) Ni = 98,48 %, Fe = 15 %; Si–C жүйесінде (Si = 0,05 моль, C = 0,08 моль, 820 °C) Ni = 98,78 %, Fe = 19 % болды. Ең жоғары селективтілік алюминий-көміртегі жүйеде байқалады, мұнда никель іс жүзінде толық тотықсызданып, темірдің тотықсыздануы ең төмен деңгейде өтеді. Ал көміртегітермиялық нұсқа жалпы металдардың ең көп түсімін қамтамасыз етеді, бірақ жоғары температураны қажет етеді. CO + H₂ газ қоспаларын пайдалана отырып жүргізілген есептеулер көрсеткендей, сутектің қосылуы никельдің тотықсыздану басталу температурасын таза CO-ға қарағанда 440 °C-тан 340 °C-қа дейін төмендетеді және толық тотықсыздану 750 °C-та жүреді. Оптималды газдық қоспа құрамы CO : H₂ = 1 : 2 болып табылады, ол никельдің жоғары түсімі орташа температурада және тотықсыздандырғыштың ең аз шығынымен қамтамасыз етеді. Барлық жағдайларда темірдің тотықсыздануы 440 °C-та басталып, никельдің селективті тотықсыздану сипатын дәлелдейді

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Карботермический метод требует повышенных температур и отличается высоким энергопотреблением, однако обеспечивает наибольшее извлечение металлов. Основные равновесные фазы: Fe, Ni, карбиды Fe₃C и Ni₃C, а также оксидно-силикатные соединения SiO₂ и Fe₂SiO₄ при участии газовой фазы CO–CO₂. В алюмо- и силикотермических системах изменение энергии Гиббса остаётся отрицательным в диапазоне 25–1500 °C, поэтому для приближения к реальным условиям в расчёты введён углерод. При алюмотермическом восстановлении формируются фазы Fe, Ni, Al₂O₃, FeO, SiO₂, NiO, а при избытке Al — интерметаллиды NiAl и Ni₂Al₃; полное восстановление никеля достигается при ≈860 °C. При силикотермическом восстановлении образуются Ni, SiO₂ и силикаты CaSiO₃, Fe₂SiO₄, Mg₂SiO₄, а при избытке Si — интерметаллиды Ni₂Si, NiSi и NiSi₂. Полное восстановление никеля достигается при 840 °C, тогда как при водородном восстановлении — уже при 750 °C. Термодинамическое моделирование в HSC Chemistry 10 (модули Reaction Equation и Equilibrium Composition) позволило определить оптимальные условия восстановления. Водородный способ оказался наиболее селективным и экологически безопасным, обеспечивая получение высокочистого никеля при более низких температурах. Смеси H₂ + CO рассматриваются как перспективное направление низкотемпературного безуглеродного восстановления никелевых руд Казахстана

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Карботермиялық әдіс жоғары температураны қажет етеді және энергия шығынының көптігімен сипатталады, алайда металдардың жоғары түсімін қамтамасыз етеді. Негізгі тепе-теңдік фазалар: Fe, Ni, Fe₃C және Ni₃C, сондай-ақ CO–CO₂ газдық фазасының қатысуымен жүретін SiO₂ және Fe₂SiO₄ тотықты-силикатты қосылыстар. Алюмо- және силикотермиялық жүйелерде Гиббс энергиясының өзгерісі 25–1500 °C аралығында теріс мәнде сақталады, сондықтан нақты жағдайға жақындату үшін есептерге көміртегі енгізілді. Алюмотермиялық әдіспен тотықсыздандыру кезінде Fe, Ni, Al₂O₃, FeO, SiO₂, NiO фазалары түзіледі, ал Al артығында NiAl және Ni₂Al₃ интерметаллидтері байқалады; никельдің толық тотықсыздануы шамамен 860 °C-та жүреді. Силикотермиялық әдісте Ni, SiO₂ және CaSiO₃, Fe₂SiO₄, Mg₂SiO₄ силикаттары, ал Si концентрациясының көп мөлшері кезінде Ni₂Si, NiSi және NiSi₂ интерметаллидтері түзіледі. Толық тотықсыздану 840 °C-та, ал сутегімен тотықсыздану 750 °C-та орын алады. HSC Chemistry 10 бағдарламасында (Reaction Equation және Equilibrium Composition модульдері) жүргізілген термодинамикалық модельдеу оңтайлы тотықсыздандыру жағдайларын анықтауға мүмкіндік берді. Сутектік әдіс селективті және экологиялық тұрғыдан таза әдіс болып табылады, төмен температурада жоғары тазалықтағы никель алуға жағдай жасайды. H₂ + CO қоспалары Қазақстан никель кендерін төмен температурада көміртексіз тотықсыздандыру әдісімен металл алуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) : нет

Level of implementation (in Kazakh) : жоқ

Efficiency (in Russian) : Переработки отечественных никелевых руд и получения из них никельсодержащих ферросплавов без нанесения ущерба экологической обстановке за счет применения водородных газов

Efficiency (in Kazakh) : Сутегі газдарын қолдану арқылы экологиялық жағдайға зиян келтірместен отандық никель кендерін қайта өңдеу және олардан құрамында никелі бар ферроқорытпаларды алу

Field of application (in Russian) : Научно-исследовательские центры

Field of application (in Kazakh) : Ғылыми зерттеу орталықтары