Redução da hematite (Fe2O3) ao ferro metálico (Fe) pelo CO em um analisador de reação em leito micro fluidizado: Um estudo cinético em múltiplas etapas

A cinética de redução do α-Fe2O3 ao ferro metálico por monóxido de carbono a temperaturas de 1023 a 1223 K foi investigada experimentalmente num reactor de leito micro fluidizado com análise in-situ do espectrómetro de massa dos gases do produto. Os resultados indicam que o processo de redução global pode ser separado em duas partes que procedem em série. A primeira parte representa uma reação em um único passo Fe2O3 → Fe3O4 que ocorre rapidamente e cobre a conversão de 0 a 1/9. A segunda parte representa uma reação em dois passos Fe3O4 → Fe que é uma combinação de duas reações em um passo: Fe3O4 → FeO e FeO → Fe que ocorrem em paralelo e cobrem o intervalo de conversões de 1/9 a 1.0. A redução de Fe2O3 para Fe3O4 pode ser razoavelmente descrita pelo modelo de reação de primeira ordem, enquanto a redução de Fe3O4 para Fe poderia ser descrita por um modelo de reação paralela baseado na equação de Johnson-Mehl-Avrami (JMA). As energias de ativação aparentes para Fe2O3 → Fe3O4, Fe3O4 → FeO e FeO → Fe foram determinadas como 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, respectivamente, e foram encontradas a aumentar com o aumento da concentração de CO.