Thermodynamic and technological justification for the use of hydrogen in the reduction of oxides of strategically important metals

Kukula I.

Keywords: hydrogen reduction, strategically important metals, oxide chemistry, thermodynamics of reduction, Gibbs free energy, gas phase.

Abstract. The article considers the problem of using hydrogen as a reducing agent in the processing of oxides of strategically important metals under the transition of the metallurgical industry to low-carbon technologies. The influence of the oxide chemistry features of nickel, cobalt, vanadium, and rare earth elements on the thermodynamic feasibility of hydrogen reduction processes is analyzed. The role of the main thermodynamic parameters, including the Gibbs free energy change, the temperature factor, and the composition of the gas phase, as well as their influence on the extent and direction of reduction reactions, is studied. Special attention is paid to the technological aspects of implementing hydrogen reduction, such as the choice of reactor type, mass transfer and kinetic limitations, and control of the partial pressure of hydrogen and water vapor.

Термодинамическое и технологическое обоснование использования водорода в восстановлении оксидов стратегических металлов

Кукула Ю.М.

Ключевые слова: водородное восстановление, стратегически важные металлы, оксидная химия, термодинамика восстановления, энергия Гиббса, газовая среда.

Аннотация. В статье рассматривается проблема применения водорода в качестве восстановителя при переработке оксидов стратегически важных металлов в условиях перехода металлургической отрасли к низкоуглеродным технологиям. Анализируется влияние особенностей оксидной химии никеля, кобальта, ванадия и редкоземельных элементов на термодинамическую реализуемость процессов водородного восстановления. Исследуется роль основных термодинамических параметров, включая изменение энергии Гиббса, температурный фактор и состав газовой среды, а также их влияние на глубину и направленность восстановительных реакций. Отдельное внимание уделено технологическим аспектам реализации водородного восстановления, таким как выбор типа реакторов, массообменные и кинетические ограничения, управление парциальным давлением водорода и водяного пара.