Articles

Fenntartható vas termelés ásványi vas-karbonát, hidrogén – Zöld Kémia (RSC Publishing)

becsületes=”http://www.rsc.org/schema/rscart38A csökkentése, a vasérc, dúsított hidrogén tekinthető egy ígéretes CO2 forradalmi technológia, hogy enyhítse a CO2-kibocsátás a vas -, acélipar. A korszerű vas-és acélgyártás ásványi vas-karbonátokból (FeCO3) a feco3 levegőben történő termikus bomlásán alapul, a vasgyártásra alkalmas hematit (Fe2O3) előállításához. Megközelítésünk az, hogy közvetlenül csökkentsük a FeCO3-at hidrogénnel elemi vasra, elkerülve a Fe2O3 képződést. Ennek következtében a CO2-kibocsátás 60% – kal csökkenthető, és akár 33% – kal kevesebb redukálószerre van szükség a vas előállításához. A környezetkímélő termelési útvonalak kialakításának a reakció kinetikájának és mechanizmusának alapvető megértésén kell alapulnia. Ezért termogravimetriát alkalmaztak az ásványi vas-karbonátból származó vas képződésének kinetikájának meghatározására, valamint a kalcium, magnézium és mangán kiegészítő mátrix karbonátjainak egyidejű bomlására. Az Ozawa–Flynn–Wall, a Kissinger–Akahira–Sunose és a Friedman megközelítés szerinti izokonverziós kinetikai elemzés megerősíti a javasolt párhuzamos kinetikus modellt. A megfelelő kinetikai paraméterek meghatározásához többváltozós, nemlineáris regressziót használtunk. A vas-karbonát vasra történő átalakítását a kétdimenziós Avrami-Erofeev A2 modellel lehet leírni. Ezért az ásványi vas-karbonátból és hidrogénből történő vasképződéshez hőmérséklet-szabályozott nukleációs és diffúziós növekedési mechanizmus javasolt. A CN-X és Bna többparaméteres reakciómodellek a vas, kalcium-oxid, magnézium-oxid és mangán-oxid képződésének többlépcsős kinetika alkalmazása nélkül történő leírására használhatók. A többparaméteres reakciómodellek 95% feletti konverziót jósolnak 450 °C-on kevesebb, mint 60 perc reakcióidő alatt. Elkerülhetetlenül 1 mól szén-dioxidot bocsátanak ki, amikor 1 mól FeCO3 vasvá alakul. A katalitikus szén-dioxid-hidrogénezés (CCD) alkalmazható az elkerülhetetlen CO2-kibocsátás csökkentésére, kémiai átalakítással hozzáadott széntartalmú vegyi anyagokká. Ezért olyan folyamatot javasolunk, amely a közvetlen FeCO3 redukcióval a továbbfejlesztett vastermelést a CCD-vel kombinálja nyomon követési reakcióként.