Riduzione di ematite (Fe2O3) a ferro metallico (Fe) da CO in un micro analizzatore di reazione a letto fluido: Uno studio di cinetica multistep

La cinetica di riduzione di α-Fe2O3 a ferro metallico da monossido di carbonio a temperature da 1023 a 1223 K è stata studiata sperimentalmente in un micro reattore a letto fluido con analisi dello spettrometro di massa in situ dei gas prodotti. I risultati indicano che il processo di riduzione complessivo potrebbe essere separato in due parti che procedono in serie. La prima parte rappresenta una reazione a un solo passo Fe2O3 → Fe3O4 che avviene velocemente e copre la conversione da 0 a 1/9. La seconda parte rappresenta una reazione a due fasi Fe3O4 → Fe che è una combinazione di due reazioni a una fase: Fe3O4 → FeO e FeO → Fe che avvengono in parallelo e coprono la gamma di conversioni da 1/9 a 1,0. La riduzione da Fe2O3 a Fe3O4 può essere ragionevolmente descritta dal modello di reazione del primo ordine, mentre la riduzione da Fe3O4 a Fe potrebbe essere descritta da un modello di reazione parallela basato sull’equazione Johnson-Mehl-Avrami (JMA). Le energie di attivazione apparenti per Fe2O3 → Fe3O4, Fe3O4 → FeO e FeO → Fe sono state determinate come 30,60 ± 0,75 a 52,99 ± 0,78 KJ/mol, 52,44 ± 0,10 a 80,83 ± 0,12 KJ/mol e 45,74 ± 0,25 a 92,12 ± 0,27 KJ/mol, rispettivamente, e sono state trovate per aumentare con l’aumento della concentrazione di CO.