К.т.н. Колесников А.С.

РГП «Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова», Казахстан, г. Шымкент

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ FE₃Si В СИСТЕМE SiO₂-Fe₃C-C

В соответствии с [1-4] в клинкерах вельцевания различных материалов железо находится в восстановленном состоянии в форме Fe, FeO, Fe₃O₄. В работе [1] отмечено, что в клинкере вельцевания железо находится в виде цементита- Fe₃C.

В настоящей статье рассматривается возможность образования силицида железа на основе термодинамического моделирования в интервале температур 1800-2500К и давлении р=0,1МПа. Для количественного термодинамического моделирования процессов образования силицида железа Fe₃Si был использован программный комплекс «Астра-4», основанный на принципе максимума энтропии- фактора, связанного со степенью упорядоченности энергетической состояния микрочастиц, из которого состоит рабочее тело и разработанный в МВТУ им. Баумана [5,6].

В системe SiO₂-Fe₃C-C рассмотрено взаимодействие SiO₂ с карбидом железа (Fe₃C) и углеродом.

Влияние температуры на распределение железа (Fe), кремния (Si), углерода (C) и кислорода (О) в системе SiO₂-Fe₃C-C характеризуется образованием 4 элементами и соединениями: Fe, FeO, Fe₃Si, Si, Si₂, Si₃, CO и CO₂. Из рисунка 1, следует, что степень перехода Fe в Fe₃Si в системе SiO₂-Fe₃C-C составляет до 98,9% (при Т=1800К).

Степень перехода Si в Fe₃Si в системе SiO₂-Fe₃C-C показана на рисунке 2. Из которого следует, что степень перехода Si в ферросплав составляет до 99,3% (при Т=1800К).

При рассмотрении взаимодействия в системе SiO₂-Fe₃C-C была принята реакция SiO₂+Fe₃C+C=Fe₃Si+2CO.

Таким образом, как видно из рисунков 1-2 в системе SiO₂-Fe₃C-C возможно образование низкомарочного силицида кремния с содержанием кремния 14%, со степенью извлечения в сплав кремния α_Si до 99,3%, железа α_Fe до 98,9% с оптимумом в температурном интервале 1800К.

Литература:

1 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической технологии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: автореф. … канд. техн. наук. - Алматы.: ЦНЗМО, 2008. -23 с.

2 Колесников А.С. Разработка комплексной электротермической технологии извлечения цветных металлов и железа из клинкера вельцевания оксидных руд: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук- Алматы.: ЦНЗМО, 2008. -132с.

3 Шевко В.М., Капсалямов Б.А., Бишимбаев В.К., Колесников А.С., Картбаев С.К. Комплексная электротермическая переработка клинкеров вельцевания оксидных ачисайских цинксодержащих руд (монография)- Шымкент, 2009. -153 с.

4 Шевко В.М., Капсалямов Б.А., Колесников А.С. Термодинамическое моделирование образования карбида железа (Fе₃C) в системах nFeO-mС и fFeO-lСО // Научные труды ЮКГУ им. М.Ауезова.- Шымкент, 2005. -№ 8. -С.33-36.

5 Синярев Г.В., Ватолин Н.А., Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. -М.:Наука, 1962. -263 с.

6 Трусов Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация: дис. на соискание докт. техн. наук. – М., 1984. -272с.