Reducción de hematita (Fe2O3) a hierro metálico (Fe) por CO en un analizador de reacción de lecho fluido micro: Un estudio cinético de varios pasos

Se investigó experimentalmente la cinética de reducción de α-Fe2O3 a hierro metálico por monóxido de carbono a temperaturas de 1023 a 1223 K en un reactor de lecho micro fluidizado con análisis de espectrómetro de masas in situ de los gases del producto. Los resultados indican que el proceso global de reducción podría separarse en dos partes que proceden en serie. La primera parte representa una reacción de un solo paso Fe2O3 → Fe3O4 que tiene lugar rápidamente y cubre la conversión de 0 a 1/9. La segunda parte representa una reacción de dos pasos Fe3O4 → Fe que es una combinación de dos reacciones de un solo paso: Fe3O4 → FeO y FeO → Fe que ocurren en paralelo y cubren el rango de conversiones de 1/9 a 1,0. La reducción de Fe2O3 a Fe3O4 puede describirse razonablemente mediante el modelo de reacción de primer orden, mientras que la reducción de Fe3O4 a Fe podría describirse mediante un modelo de reacción paralelo basado en la ecuación de Johnson-Mehl-Avrami (JMA). Las energías de activación aparentes para Fe2O3 → Fe3O4, Fe3O4 → FeO y FeO → Fe se determinaron como 30,60 ± 0,75 a 52,99 ± 0,78 KJ/mol, 52,44 ± 0,10 a 80,83 ± 0,12 KJ/mol y 45,74 ± 0,25 a 92,12 ± 0,27 KJ/mol, respectivamente, y se encontró que aumentaban con el incremento de la concentración de CO.