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Producción sostenible de hierro a partir de carbonato de hierro mineral y Química verde hidrógeno (RSC Publishing)

xmlns = «http://www.rsc.org/schema/rscart38 La reducción de minerales de hierro con hidrógeno se considera una tecnología innovadora de CO2 prometedora para mitigar las emisiones de CO2 de la industria del hierro y el acero. La producción de hierro y acero de última generación a partir de carbonatos minerales de hierro (FeCO3) se basa en la descomposición térmica de FeCO3 en el aire para producir hematita (Fe2O3) adecuada para la producción de hierro. Nuestro enfoque es reducir directamente la FeCO3 con hidrógeno a hierro elemental, evitando la formación de Fe2O3. Como consecuencia, las emisiones de CO2 pueden reducirse en un 60% y se necesita hasta un 33% menos de agente reductor para la producción de hierro. El desarrollo de vías de producción inocuas para el medio ambiente debe basarse en una comprensión fundamental de la cinética y el mecanismo de reacción. Por lo tanto, se utilizó termogravimetría para determinar la cinética de la formación de hierro a partir de carbonato mineral de hierro y la descomposición concomitante de los carbonatos de matriz accesoria de calcio, magnesio y manganeso. El análisis cinético isoconversional de acuerdo con el enfoque Ozawa–Flynn–Wall, Kissinger–Akahira–Sunose y Friedman confirma el modelo cinético paralelo propuesto. Se utilizó regresión no lineal variada múltiple para determinar los parámetros cinéticos apropiados. La conversión de carbonato de hierro en hierro se puede describir con el modelo bidimensional Avrami-Erofeev A2. Por lo tanto, se sugiere un mecanismo de nucleación y crecimiento difuso controlado por temperatura para la formación de hierro a partir de carbonato de hierro mineral e hidrógeno. Los modelos de reacción multiparamétricos Cn-X y Bna se pueden utilizar para describir la formación concomitante de hierro, óxido de calcio, óxido de magnesio y óxido de manganeso sin aplicar cinética de múltiples pasos. Los modelos de reacción multiparamétricos predicen una conversión superior al 95% a 450 °C en menos de 60 minutos de tiempo de reacción. Inevitablemente, siempre se emite 1 mol de dióxido de carbono cuando 1 mol de FeCO3 se convierte en hierro. La hidrogenación catalítica de dióxido de carbono (CCDH) se puede aplicar para disminuir las emisiones inevitables de CO2 mediante la conversión química en productos químicos que contengan carbono de valor agregado. Por lo tanto, proponemos un proceso que combina la producción mejorada de hierro a través de la reducción directa de FeCO3 con CCDH como reacción de seguimiento.