Réduction de l’hématite (Fe2O3) en fer métallique (Fe) par le CO dans un analyseur de réaction à lit fluidisé micro : Une étude cinétique à plusieurs étapes

La cinétique de réduction de l’α-Fe2O3 en fer métallique par le monoxyde de carbone à des températures de 1023 à 1223 K a été étudiée expérimentalement dans un réacteur à lit fluidisé micro avec une analyse par spectromètre de masse in-situ des gaz produits. Les résultats indiquent que le processus de réduction global peut être séparé en deux parties qui se déroulent en série. La première partie représente une réaction en une seule étape Fe2O3 → Fe3O4 qui a lieu rapidement et couvre la conversion de 0 à 1/9. La deuxième partie représente une réaction en deux étapes Fe3O4 → Fe qui est une combinaison de deux réactions à une étape : Fe3O4 → FeO et FeO → Fe qui se produisent en parallèle et couvrent la gamme de conversions de 1/9 à 1,0. La réduction de Fe2O3 en Fe3O4 peut être raisonnablement décrite par le modèle de réaction de premier ordre, tandis que la réduction de Fe3O4 en Fe pourrait être décrite par un modèle de réaction parallèle basé sur l’équation de Johnson-Mehl-Avrami (JMA). Les énergies d’activation apparentes pour Fe2O3 → Fe3O4, Fe3O4 → FeO et FeO → Fe ont été déterminées comme étant respectivement de 30,60 ± 0,75 à 52,99 ± 0,78 KJ/mol, de 52,44 ± 0,10 à 80,83 ± 0,12 KJ/mol et de 45,74 ± 0,25 à 92,12 ± 0,27 KJ/mol, et se sont avérées augmenter avec l’augmentation de la concentration de CO.