References

alternative

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)

1608-8298

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

10.15518/isjaee.2024.04.099-111

alternative-2415

Research Article

XV. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. 35. Энергосберегающие технологии, системы, материалы и приборы

XV. ENERGY SAVING. 35. Energy-Saving Technologies, Systems, Materials, and Instruments

Восстановление железосодержащих материалов углеродводородной смесью в жидкофазном реакторе

Reduction of iron-containing materials by carbon-hydrogen mixture in a liquid-phase reactor

Строгонов

К. В.

Strogonov

K. V.

Константин Владимирович Строгонов, к. т. н., доцент

кафедра Инновационных технологий наукоемких отраслей

111250; ул. Красноказарменная, 17г, строение 3; Москва

Образование: НИУ МЭИ, 2005

Область научных интересов: декарбонизация, водородная энергетика. Теплоэнергетика, теплотехника. Энергоэффективное использование энергетических ресурсов.

Публикации: 125

Konstantin Vladimirovich Strogonov, PhD, associate professor

Department of Innovative Technologies in High-tech Industries

111250; st. Krasnokazarmennaya, 17g, building 3; Moscow

Education: NRU MPEI, 2012

Research interests: decarbonization, hydrogen energy. Thermal power engineering, thermal engineering. Energy efficient use of energy resources.

Publications: 125

Львов

Д. Д.

Lvov

D. D.

Дмитрий Дмитриевич Львов, аспирант, ассистент и инженер 1-ой категории, инженер-исследователь

111250; ул. Красноказарменная, 17г, строение 3; Москва

кафедра Инновационных технологий наукоемких отраслей (ИТНО); Научно-исследовательский отдел «Разработка научных основ и общих технических решений по созданию технологии прямого восстановления железа и непрерывного производства стального листа»

Образование: НИУ МЭИ, 2022

Публикации: 20

Dmitry Dmitrievich Lvov, post-graduate student, assistant and 1st category engineer, research engineer

Department of Innovative Technologies of Science-Intensive Industries (ITNO); Research Department «Development of scientific foundations and general technical solutions for creating a technology for determining the destruction of iron and continuous production of steel sheets»

111250; st. Krasnokazarmennaya, 17g, building 3; Moscow

Education: NRU MPEI, 2022

Research interests: decarbonization, hydrogen energy. Thermal power engineering, heating engineering. Energy efficient use of resources.

Publications: 20

lvovdd@mpei.ru

Мурашов

В. А.

Murashov

V. A.

Вячеслав Андреевич Мурашов, инженер

кафедра Инновационных технологий наукоемких отраслей

111250; ул. Красноказарменная, 17г, строение 3; Москва

Образование: НИУ МЭИ, 2023.

Область научных интересов: декарбонизация, водородная энергетика, энергоэффективность.

Публикации: 13

Viacheslav Andreevich Murashov, engineer

Department of Innovative Technologies in High-tech Industries

111250; st. Krasnokazarmennaya, 17g, building 3; Moscow

Education: NRU MPEI, 2023

Research interests: decarbonization, hydrogen energy, energy efficiency

Publications: 13

Бастынец

А. К.

Bastynets

A. K.

Андрей Константинович Бастынец, инженер

Научно-исследовательский отдел «Разработка научных основ и общих технических решений по созданию технологии прямого восстановленияжелеза и непрерывного производства стального листа»

111250; ул. Красноказарменная, 17г, строение 3; Москва

Образование: НИУ МЭИ, 2023

Область научных интересов: гарниссаж, энергоэффективность металлургии

Публикации: 5

Andrey Konstantinovich Bastynets, engineer

Research Department «Development of scientific foundations and general technical solutions for the creation of technology for direct reduction of iron and continuous production of steel sheet»

111250; st. Krasnokazarmennaya, 17g, building 3; Moscow

Education: NRU MPEI, 2023

Research interests: garnissage, energy efficiency of metallurgy

Publications: 5

Петелин

А. Л.

Petelin

A. L

Александр Львович Петелин, д. ф.-м. н., доцент, профессор

кафедра физической химии

105005; ул. 2-я Бауманская, 5, корп. 1; Москва

Образование: НИТУ МИСИС, 2007.

Область научных интересов: термодинамика и кинетика в гетерогенных металлургических системах. Физико-химический анализ процессов распространения промышленных газовых выбросов в тропосфере.

Публикации: 145

Alexander Lvovich Petelin, octor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Professor

Department of Physical Chemistry

105005; st. 2nd Baumanskaya, 5, building 1; Moscow

Education: NUST MISIS, 2007

Research interests: thermodynamics and kinetics in heterogeneous metallurgical components Physicochemical analysis of the spread of industrial gas technologies in the troposphere

Publications: 145

Дюдина

О. В.

Dyudina

O. V.

Ольга Владимировна Дюдина, к. э. н., доцент

кафедра Экономики и организации производства

420066; ул. Красносельская, 51; Казань

Образование: КНИТУ-КАИ, 2002.

Область научных интересов: Энергоэффективность, управление качеством

Публикации: 51

Olga Vladimirovna Dyudina, PhD, associate professor

Department of Economics and organization of production

420066; st. Krasnoselskaya, 51; Kazan

Education: KNRTU-KAI, 2002

Research interests: energy efficiency, quality management

Publications: 51

НИУ МЭИ (Национальный исследовательский университет МЭИ)РоссияNRU MPEI (National Research University MPEI)Russian Federation

МГТУ им. Н.Э. Баумана (Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана)РоссияBMSTU (Bauman Moscow State Technical University)Russian Federation

КГЭУ (Казанский государственный энергетический университет)РоссияKSPEU (Kazan State Power Engineering University)Russian Federation

2024

10062024

0499111

2024

Международный издательский дом научной периодики "Спейс

https://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNotice

https://www.isjaee.com/jour/article/view/2415

В данной работе представлены результаты расчета реактора жидкофазного восстановления производительностью 10 тонн прямовосстановленного железа в час. Согласно равновесному расчету составов многокомпонентной гетерогенной термодинамической системы, проведенному с помощью апробированного программного комплекса ИВТАНТЕРМО, степень металлизации продукта, выходящего из реактора, составляет 99 %. Были установлены необходимые расходы для обеспечения данной степени металлизации различных железосодержащих материалов. Были определены состав и объем образующихся после восстановления газов.

This paper presents the results of the calculation of a liquid-phase reduction reactor with a capacity of 10 tons of reconstituted iron per hour. According to the equilibrium calculation of the compositions of a multicomponent heterogeneous thermodynamic system carried out using the proven IVTANTERMO software package, the degree of metallization of the product leaving the reactor is 99 %. The necessary costs have been established to ensure this degree of metallization of various iron-containing materials. The composition and volume of gases formed after reduction were determined.

энергоэффективностьжидкофазное восстановлениесталеплавильный агрегат

energy efficiencyliquid phase recoverysteelmaking unit

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-29-00421, https:// rscf.ru/project/24-29-00421/

The research was carried out at the expense of a grant Russian Science Foundation No. 24-29-00421, https://rscf.ru/project/24-29-00421/

References1

Crippa M. et al. CO2 emissions of all world countries // JRC Science for Policy Report, European Commission, EUR. 2022. Vol. 31182.

Fedyukhin A. V. et al. Hydrogen application in the fuel cycle of compressed air energy storage // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Vol. 51. – P. 107-118.

Ledari M. B. et al. Greening steel industry by hydrogen: Lessons learned for the developing world // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023.

Ledari M. B. et al. Greening steel industry by hydrogen: Lessons learned for the developing world //International Journal of Hydrogen Energy. – 2023.

Liu, W., Zuo, H., Wang, J., Xue, Q., Ren, B., & Yang, F. (2021). The production and application of hydrogen in steel industry. International Journal of Hydrogen Energy, 46(17), 10548-10569.

Wang, C., Walsh, S. D., Weng, Z., Haynes, M. W., Summerfield, D., & Feitz, A. (2023). Green steel: Synergies between the Australian iron ore industry and the production of green hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, 48(83), 32277-32293.

Thermostating cover as improving energy efficiency and technological steel mills / K. V. Strogonov, S. V. Tolkanov, K. A. Korkots // E3S Web of Conferens International Science Conference SPbWOSCE-2018 “Business Technologies for Sustainable Urban Development”. 2019. – № 110. 01003

Thermostating cover as improving energy efficiency and technological steel mills / K. V. Strogonov, S. V. Tolkanov, K. A. Korkots // E3S Web of Conferens International Science Conference SPbWOSCE-2018 «Business Technologies for Sustainable Urban Development». 2019. – № 110. 01003

Войнов О. Ю., Лисиенко В. Г., Чесноков Ю. Н., Лаптева А. В. Сравнение энергозатрат в современных технологиях производства стали // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – Екатеринбург, 2017. – 2017. – С. 127-131.

Voinov O. Yu., Lisienko V. G., Chesnokov Yu. N., Lapteva A. V. Comparison of energy consumption in modern steel production technologies // Energy and resource saving. Energy supply. Non-traditional and renewable energy sources. – Ekaterinburg, 2017. – 2017. – P. 127-131.

Gordon Y. et al. Comparative evaluation of energy efficiency and GHG emissions for alternate iron- and steelmaking process technologies // Творческое наследие ВЕ Грум-Гржимайло: история, современное состояние, будущее. Ч. 1. – Екатеринбург, 2014. Уральский федеральный университет, 2014.

Gordon Y. et al. Comparative evaluation of energy efficiency and GHG emissions for alternate iron- and steelmaking process technologies // Creative heritage of VE Grum-Grzhimailo: history, current state, future. Part 1. – Ekaterinburg, 2014. Ural Federal University, 2014.

Картавцев С. В. Интенсивное энергосбережение и технический прогресс черной металлургии: Монография. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. – 311 с.

Kartavtsev S.V. Intensive energy saving and technical progress of ferrous metallurgy : Monograph. – Magnitogorsk: State Educational Institution of Higher Professional Education “MSTU”, 2008. – 311 p.

Tang, J., Chu, M. S., Li, F., Feng, C., Liu, Z. G., & Zhou, Y. S. (2020). Development and progress on hydrogen metallurgy. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 27, 713-723.

MIDREX [Электронный ресурс] // World direction statistics, 2020. URL: https://www.midrex.com/wp-content/uploads/Midrex-STATSbookprint-2020.Final_.pdf (дата обращения: 18. 01. 2023).

MIDREX [Electronic resource] // World direction statistics, 2020. URL: https://www.midrex.com/wp-content/uploads/Midrex-STATSbookprint-2020.Final_.pdf (access date: 01/18/2023).

COREX. Efficient and environmentally friendly smelting reduction, 2020. Available at: https://www.primetals.com/fileadmin/user_upload/content/01_portfolio/1_ironmaking/corex/COREX.pdf (accessed: 18 January 2023).

The FINEX process economical and environmentally safe ironmaking, 2020. Available at: https://www.primetals.com/fileadmin/user_upload/content/01_portfolio/1_ironmaking/finex/THE_FINEX_R__PROCESS.pdf (accessed: 18 January 2023).

Joulazadeh, M. H., & Etemad, A. (2022). Evaluation of the production of DRI in the world and Iran in 2021. International Journal of Iron & Steel Society of Iran, 19(1), 55-66.

Vokhmyakov, I. S., Bersenev, I. S., Borodin, A. V., Stepanova, A. A., Zagainov, S. A., & Gileva, L. Y. (2022). Mechanism of oxidation for hot briquetting iron (HBI). Steel in Translation, 52(3), 331-336.

Nanda, P. K., Sahai, A. K., & Das, S. K. (2022). Understanding the co-relationships of variables and improving product quality and productivity of DRI in rotary kiln. Materials Today: Proceedings, 56, 1538-1541.

Goodman, N. (2022, December). Pathways to Sustainable Steelmaking Using the HIsmelt Ironmaking Technology. In 2022-Sustainable Industrial Processing Summit (Vol. 11, pp. 231-240). Flogen Star Outreach.

Plaul, F. J., Böhm, C., & Schenk, J. L. (2009). Fluidized-bed technology for the production of iron products for steelmaking. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 109(2), 121-128.

Gojic, M., & Kozuh, S. (2006). Development of direct reduction processes and smelting reduction processes for the steel production. Kem. Ind, 55(1), 1-10.

Floyd, J. M., & Fogarty, J. G. (1999). High quality pig iron from AusIron processing.

Borlee, J., Steyls, D., Colin, R., Munnix, R., & Economopoulos, M. (1999). COMET: a coal-based process for the production of high quality DRI from iron ore fines. Revue de Metallurgie, 96(3), 331-340.

Tsutsumi, H., Yoshida, S., & Tetsumoto, M. (2010). Features of FASTMET process. Kobelco technology review, 12, 85-92.

Ren, L., Zhou, S., Peng, T., & Ou, X. (2021). A review of CO2 emissions reduction technologies and low-carbon development in the iron and steel industry focusing on China. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 143, 110846.

Ramakgala, C., & Danha, G. (2019). A review of ironmaking by direct reduction processes: quality requirements and sustainability. Procedia Manufacturing, 35, 242-245.

Sun, M., Pang, K., Barati, M., & Meng, X. (2024). Hydrogen-Based Reduction Technologies in Low-Carbon Sustainable Ironmaking and Steelmaking : A Review. Journal of Sustainable Metallurgy, 10(1), 10-25.

Жидкофазное восстановление железа углеродводородной смесью в агрегате непрерывного действия / Строгонов К. В., Петелин А. Л., Терехова А. Ю., Львов Д. Д., Мурашов В. А. // Сборник трудов XVII Международного конгресса сталеплавильщиков и производителей металла «От руды до стали – ISCON-2013», 03-07 апреля 2023 г., Магнитогорск: Изд-во ООО «Корпорация АльянсМеталлургия», 2023. – С. 266-271.

Liquid-phase reduction of iron with a carbon-hydrogen mixture in a continuous unit / Strogonov K.V., Petelin A.L., Terekhova A.Yu., Lvov D.D., Murashov V.A. // Collection of proceedings of the XVII International Congress of Steelmakers and Metal Producers “From ore to steel - ISCON-2013”, April 03-07, 2023, Magnitogorsk: Publishing House Alliance Metallurgy Corporation, 2023. – P. 266-271.

Calculation of individual elements of enclosing structures of a continuous steelmaking unit / K. V. Strogonov, A. A. Borisov, V. A. Murashov, D. D. Lvov // Paper presented at the Proceedings of the 2023 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2023, doi: 10.1109/REEPE57272.2023.10086855.

Chevrier V., Lauren L., Michishita H. MIDREX® Process: Bridge to Ultra-low CO2 Ironmaking // Kobelco Technol. Rev. – 2021. – Vol. 39. – P. 33-40.

Srishilan C., Shukla A. K. Static thermochemical model of COREX melter gasifier // Metallurgical and Materials Transactions B. Springer, 2018. – Vol. 49. – P. 388-398.

Ahmed M. et al. Effect of HYL process parameters on the quality of iron ore reduction // Journal of Petroleum and Mining Engineering. Suez University; Faculty of Petroleum and Mining Engineering, 2016. – Vol. 18, № 1. – P. 54-60.

Yi S. -H. et al. FINEX® as an environmentally sustainable ironmaking process // Ironmaking & Steelmaking. SAGE Publications Sage UK: London, England, 2019. – Vol. 46, № 7. – P. 625-631.

Yi S. -H. et al. FINEX® as an environmentally sustainable ironmaking process // Ironmaking & Steelmaking. SAGE Publications Sage UK: London, England, 2019. – Vol. 46, No. 7. – P. 625-631.

Mohsenzadeh F. M. et al. An environmental study on Persian direct reduction (PERED®) technology: Comparing capital cost and energy saving with MIDREX® technology // Ekoloji. – 2018. – Vol. 27, № 106. – P. 959.

Murashov, V. A., Strogonov, K. V., Lvov, D. D., Bastynets, A. K. Continuous Degasser for Steel Melt Treatment // 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). – IEEE, 2024. – С. 1-6. DOI: 10.1109/REEPE60449.2024.10479925

Energy saving of high-temperature processes by intensive melt degassing / K V Strogonov, A. A. Zdarov // Journal of Physics: Conference Series / The Third Conference “Problems of Thermal Physics and Power Engineering”, 2020. – 1683(5). 052029.

Energy saving of high-temperature processes by intensive melt degassing / K V Strogonov, A. A. Zdarov // Journal of Physics: Conference Series / The Third Conference «Problems of Thermal Physics and Power Engineering», 2020. – 1683(5). 052029.

Strogonov, K. V., Lvov, D. D., Murashov, Borisov A.A. Steel degassing in continuous steel melting units //Bulletin of the Tomsk Polytechnic University Geo Assets Engineering. – 2024. – Vol. 335. – №. 1. – P. 140-147. doi: 10.18799/24131830/2024/1/4154

Strogonov, K. V., Lvov, D. D., Murashov, Borisov A. A. Steel degassing in continuous steel melting units // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University Geo Assets Engineering. – 2024. – Vol. 335. – No. 1. – pp. 140-147. doi: 10.18799/24131830/2024/1/4154

Зайнуллин Л. А. и др. Высокотемпературное углетермическое восстановление сидеритовых руд в электрической дуге // Металлург. Общество с ограниченной ответственностью “Металлургиздат”, 2016. – № 11. – С. 31-34.

Zainullin L. A. et al. High-temperature carbon-thermal reduction of siderite ores in an electric arc // Metallurg. Limited Liability Company «Metallurgizdat», 2016. – No. 11. – P. 31-34.

Зайнуллин Л. А. et al. Анализ экономической и энергетической эффективности использования электродугового восстановления железосодержащих материалов // Металлург. Общество с ограниченной ответственностью “Металлургиздат”, 2018. – № 7. – С. 33-37.

Zainullin L. A. et al. Analysis of the economic and energy efficiency of using electric arc reduction of iron-containing materials // Metallurg. Limited Liability Company «Metallurgizdat», 2018. – No. 7. – P. 33-37.

Епифанов А. В., Васильева Е. А. Наилучшие достигнутые технологии и технологическое нормирование. – 2020.

Epifanov A.V., Vasilyeva E. A. The best achieved technologies and technological rationing. – 2020.

Сажин А. Разработка энергосберегающих инновационных процессов комплексной переработки техногенных отходов на базе новых металлургических технологий // IV конференция “ТРИЗ. Практика применения методических инструментов”. – 2012.

Sazhin A. Development of energy-saving innovative processes for the complex processing of industrial waste based on new metallurgical technologies // IV conference «TRIZ. Practice of using methodological tools». – 2012.

Liquid-phase reduction reactor with a carbonhydrogen mixture / K. V. Strogonov, D. D. Lvov, V. A. Murashov, A. K. Bastynets, A. Yu. Terekhova, A. L. Petelin // Paper presented at the Proceedings of the 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2024, pp. 1-6 doi: 10.1109/REEPE60449.2024.10479685.

Liquid-phase reduction reactor with a carbon-hydrogen mixture / K. V. Strogonov, D. D. Lvov, V. A. Murashov, A. K. Bastynets, A. Yu. Terekhova, A. L. Petelin // Paper presented at the Proceedings of the 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2024, pp. 1-6 doi: 10.1109/REEPE60449.2024.10479685.

Garnissage as an effective fence in high-temperature reactors / K. V. Strogonov, A. K. Bastynets, A. А. Ushakova, D. D. Lvov, V. A. Murashov // Paper presented at the Proceedings of the 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering, REEPE 2024, pp. 1-5. doi: 10.1109/REEPE60449.2024.10479902.

Garnissage as an effective fence in high-temperature reactors / K. V. Strogonov, A. K. Bastynets, A. A. Ushakova, D. D. Lvov, V. A. Murashov // Paper presented at the Proceedings of the 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering ,REEPE 2024, pp. 1-5. doi: 10.1109/REEPE60449.2024.10479902.

Процесс Ромелт / Под ред. В. А. Роменца. – М.: “МИСИС”, Издательский дом “Руда и Металлы”, 2005. – 400 с.

Romelt Process / Ed. V. A. Romenz. – M.: “MISIS”, Publishing House “Ore and Metals”, 2005. – 400 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.