Hematit (Fe2O3) redukciója fémes vassá (Fe) CO által mikro fluidágyas reakcióanalizátorban: A multistep kinetikai tanulmány

A α-Fe2O3 szén-monoxiddal történő redukciójának kinetikáját szén-monoxiddal 1023 és 1223 K közötti hőmérsékleten kísérletileg vizsgáltuk mikro fluidágyas reaktorban, a termékgázok in-situ tömegspektrométeres elemzésével. Az eredmények azt mutatják, hogy a teljes redukciós folyamat két részre osztható, amelyek egymás után haladnak. Az első rész egy egylépéses Fe2O3 → Fe3O4 reakciót jelent, amely gyorsan megy végbe, és a konverzió 0 és 1/9 között zajlik. A második rész egy kétlépéses Fe3O4 → Fe reakciót képvisel, amely két egylépéses reakció kombinációja: Fe3O4 → FeO és FeO → Fe, amelyek párhuzamosan játszódnak le, és lefedik az 1/9 és 1,0 közötti konverziós tartományt. A Fe2O3-ról Fe3O4-re történő redukciót az elsőrendű reakciómodellel lehet ésszerűen leírni, míg a Fe3O4-ről Fe-re történő redukciót a Johnson-Mehl-Avrami (JMA) egyenleten alapuló párhuzamos reakciómodellel lehet leírni. A Fe2O3 → Fe3O4, Fe3O4 → FeO és FeO → Fe látszólagos aktiválási energiáit 30,60 ± 0,75-52,99 ± 0,78 KJ/mol, 52,44 ± 0,10-80,83 ± 0,12 KJ/mol és 45,74 ± 0,25-92,12 ± 0,27 KJ/mol között határoztuk meg, és azt tapasztaltuk, hogy a CO koncentráció növekedésével nőnek.