Theoretical Foundations of Chemical EngineeringTheoretical Foundations of Chemical EngineeringТеоретические основы химической технологии0040-35713034-6053The Russian Academy of Sciences69815810.7868/S3034605325040071ArticlesСтатьиResearch ArticleResearch Processes of Hardening Roasting of Phosphorite Pellets with the Addition of Coke FinesИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРОЧНЯЮЩЕГО ОБЖИГА ФОСФОРИТОВЫХ ОКАТЫШЕЙ С ДОБАВЛЕНИЕМ КОКСОВОЙ МЕЛОЧИMeshalkinV. PМешалкинВ. Пvovabobkaf@mail.ruDliM. IДлиМ. Иvovabobkaf@mail.ruBobkovV. IБобковВ. Иvovabobkaf@mail.ruBykovA. AБыковА. Аvovabobkaf@mail.ruD.I. Mendeleev Russian University of Chemical TechnologyРоссийский химико-технологический университет имени Д. И. МенделееваNational Research University "MPEI"Национальный исследовательский университет "МЭИ"15082025594VOL 59, NO4 (2025)ТОМ 59, №4 (2025)677808122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0040-3571/article/view/698158

Chemical and energy technological processes occurring in phosphorites and phosphorus-containing rocks, their influence on structure and composition at firing are considered. The possibility of application of existing methods of determination of sintering kinetics for modeling the firing of phosphorite pellets is analyzed. The results of studies of chemical and energy technological process of phosphorite pellets firing with coke addition by methods of thermal and structural analysis are given. It is established that the main parameters influencing the interaction of coke with the pellet material are the heating rate up to the firing temperature, the coke concentration in the pellet and the oxidizer concentration in the heating gas-heat carrier. It was found that the sintering process of phosphorite pellets is preceded by significant changes in the chemical composition, structure and properties of the initial components. The intensity of these changes is determined by the temperature, composition and pressure of the gas phase, which can be inhomogeneous at different points of the studied samples.

Рассматриваются химико-энерготехнологические процессы, происходящие в фосфоритах и фосфорсодержащих породах, их влияние на структуру и состав при обжиге. Анализируется возможность применения существующих методов определения кинетики спекания для моделирования обжига фосфоритовых окатышей. Приводятся результаты исследований химико-энерготехнологического процесса обжига фосфоритовых окатышей с добавлением кокса методами термического и структурного анализов. Установлено, что основными параметрами, влияющими на взаимодействие кокса с материалом окатыша, являются скорость нагрева до температур обжига, концентрация кокса в окатыше и концентрация окислителя в нагревающем газе-теплоносителе. Обнаружено, что процессу спекания фосфоритовых окатышей предшествуют существенные изменения химического состава, структуры и свойств исходных компонентов. Интенсивность этих изменений определяется температурой, составом и давлением газовой фазы, которые могут быть неоднородными в различных точках исследуемых образцов.

coketemperatureheating ratephosphoritepelletstrengthporosityкокстемператураскорость нагревафосфоритокатышпрочностьпористостьРабота выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2023-0012Буткарев А.А., Вербыло С.Н., Бессмертный Е.А., Буткарева Е.А. Совершенствование и практическое использование методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин с рабочими площадями 278, 306 и 552 м² // Сталь. 2020. № 5. С. 7.Егоров А.Ф., Савицкая Т.В., Михайлова П.Г. Современное состояние в области анализа, синтеза и оптимального функционирования многоассортиментных цифровых химических производств: аналитический обзор // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 2. С. 154.Соколов А.М., Черновакова М.В., Прокимов Н.Н. Сетевые нечеткие ситуационнопрецедентные модели систем управления сложными техническими объектами // Прикладная информатика. 2024. Т. 19. № 6. С. 4.Подкур С.В., Котельников Г.И., Павлов А.В., Мовенко Д.А. Выход гонной стали на металлургических заводах мира в зависимости от крупнодисперсных осадков // Черные металлы. 2021. № 3. С. 66.Zhu X., Ji Y. A digital twin–driven method for online quality control in process industry // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. № 119(5–6). Р. 3045.Цирлин А.М., Гагарина Л.Г., Балунов А.И. Синтез теплообменных систем, интегрированных с технологическим процессом // Теоретические основы химической технологии. 2021. Т. 55. № 3. С. 347.Пучков А.Ю., Прокимов Н.Н., Рысина Е.И., Шутьева Д.Ю. Нейрорегулятор комплексной технологической системы переработки рудных отходов // Прикладная информатика. 2023. Т. 18. № 5. С. 91.Wang S., Guo Y., Zheng F., Chen F., Yang L. Improvement of roasting and metallurgical properties of fluorine-bearing iron concentrate pellets // Powder Technology. 2020. № 376. Р. 126.Nayak D., Ray N., Dash N., Pati S., De P.S. Induration aspects of low-grade ilmenite pellets: Optimization of oxidation parameters and characterization for direct reduction application // Powder Technology. 2021. № 380. Р. 408.Тураев Д.Ю., Почиталкина И.А. Теоретические и практические основы селективного извлечения фосфат-ионов из фосфатных руд с высоким содержанием примесей железа рециркуляционным методом // Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 252.Borisov V., Bulygina O., Verelkina E. The use of coevolutionary algorithms for optimizing the operating regimes of the roasting conveyor machine // Journal of Applied Informatics. 2023. V. 18. № 3. Р. 52.Черновакова М.В., Борисов В.В., Власова Е.А. Интеллектуальная поддержка управления процессами обработки рудного сырья на основе прецедентного подхода и онтологических моделей // Прикладная информатика. 2023. Т. 18. № 2. С. 16.Пучков А.Ю., Федоров Я.А., Негалева С.В. Гибридная интеллектуальная система машинного обучения для моделирования процессов обработки фосфатного рудного сырья // Прикладная информатика. 2024. Т. 19. № 2. С. 83.Борисов В.В., Курилин С.П., Луферов В.С. Нечеткие реляционные когнитивные темпоральные модели для анализа и прогнозирования состояния сложных технических систем // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 1(97). С. 27.Tomias P., Skwiat A., Sobiecka E., Obraniak A, Lawinska K., Olejnik T.P. Bench Tests and CFD Simulations of Liquid–Gas Phase Separation Modeling with Simultaneous Liquid Transport and Mechanical Foam Destruction // Energies. 2021. № 14(6). Р. 1740.Пучков А.Ю., Лобанева Е.И., Кулиныш О.П. Алгоритм прогнозирования параметров системы переработки отходов апатит-нефелиновых руд // Прикладная информатика. 2022. Т. 17. № 1(97). С.55.Tomias P., Skwiat A., Sobiecka E., Obraniak A, Lawinska K., Olejnik T.P. Bench Tests and CFD Simulations of Liquid–Gas Phase Separation Modeling with Simultaneous Liquid Transport and Mechanical Foam Destruction // Energies. 2021. № 14(6). Р. 1740.