Articles

Producția durabilă de fier din carbonat de fier mineral și chimie hidrogen – verde (RSC Publishing)

xmlns=”http://www.rsc.org/schema/rscart38reducerea minereurilor de fier cu hidrogen este considerată o tehnologie inovatoare promițătoare de CO2 pentru atenuarea emisiilor de CO2 din industria siderurgică. Producția de fier și oțel de ultimă generație din carbonați minerali de fier (FeCO3) se bazează pe descompunerea termică a FeCO3 în aer pentru a produce hematit (Fe2O3) adecvat pentru producția de fier. Abordarea noastră este de a reduce direct FeCO3 cu hidrogen la fier elementar, evitând formarea Fe2O3. În consecință, emisiile de CO2 pot fi reduse cu 60% și este nevoie de până la 33% mai puțin agent reducător pentru producția de fier. Dezvoltarea căilor de producție benigne din punct de vedere ecologic trebuie să se bazeze pe o înțelegere fundamentală a cineticii și mecanismului de reacție. Prin urmare, termogravimetria a fost utilizată pentru a determina cinetica formării fierului din carbonatul de fier mineral și descompunerea concomitentă a carbonaților matricei accesorii de calciu, magneziu și mangan. Analiza cinetică izoconversională conform abordării Ozawa–Flynn–Wall, Kissinger–Akahira–Sunose și Friedman confirmă modelul cinetic paralel propus. Regresia neliniară Multi-variabilă a fost utilizată pentru a determina parametrii cinetici corespunzători. Conversia carbonatului de fier în fier poate fi descrisă cu modelul bidimensional Avrami-Erofeev A2. Prin urmare, este sugerat un mecanism de nucleație și creștere difuzională cu temperatură controlată pentru formarea fierului din carbonat de fier mineral și hidrogen. Modelele de reacție multi-parametru Cn-X și Bna pot fi utilizate pentru a descrie formarea concomitentă de fier, oxid de calciu, oxid de magneziu și oxid de mangan fără a aplica cinetică în mai multe etape. Modelele de reacție cu mai mulți parametri prezic o conversie de peste 95% la 450 CTC în mai puțin de 60 de minute timp de reacție. Inevitabil, 1 mol de dioxid de carbon este întotdeauna emis atunci când 1 mol de FeCO3 este transformat în fier. Hidrogenarea catalitică a dioxidului de carbon (CCDH) poate fi aplicată pentru a diminua emisiile inevitabile de CO2 prin conversia chimică în substanțe chimice care conțin carbon cu valoare adăugată. Prin urmare, propunem un proces care combină producția îmbunătățită de fier prin reducerea directă a FeCO3 cu CCDH ca reacție de urmărire.