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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 3/2015

01.06.2015

Hydrogen Reduction Kinetics of Hematite Concentrate Particles Relevant to a Novel Flash Ironmaking Process

verfasst von: Feng Chen, Yousef Mohassab, Tao Jiang, Hong Yong Sohn

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 3/2015

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Abstract

As an integral part of developing a novel ironmaking process, the hydrogen reduction kinetics of hematite concentrate particles (average particle size 21 µm) were measured in the temperature range from 1423 K to 1623 K (1150 °C to 1350 °C). The novel ironmaking process aims at producing iron from iron oxide concentrates in a flash reactor using gaseous fuels and reductants, which will help reduce energy consumption and minimize greenhouse gas emissions. More than 90 pct reduction of hematite concentrate particles could be obtained by hydrogen at a temperature of 1573 K (1300 °C) and 3 seconds of residence time, indicating that hematite concentrate is suitable for the flash reduction process under development largely aimed at the use of magnetite concentrates. The nucleation and growth rate equation with the Avrami parameter, n, of 1.0 well described the kinetics of hematite reduction. The reduction rate has a 1st-order dependence on the partial pressure of hydrogen. The activation energy of the reaction was 214 kJ/mol, indicating strong temperature dependence. The following complete rate equation was developed that can satisfactorily predict the kinetics of hematite concentrate particles and is suitable for the design of a flash reactor: \( \frac{{{\text{d}}X}}{{{\text{d}}t}} = 4.41 \times 10^{7} \times {\text{e}}^{{\frac{ - 214{,}000}{RT}}} \times \left( {p{\text{H}}_{2} - \frac{{p{\text{H}}_{2} {\text{O}}}}{K}} \right) \times (1 - X), \) where X is fractional reduction degree, R is 8.314 J/mol K, T is in K, p is in atm, and t is in seconds.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat M.E. Choi and H.Y. Sohn: Ironmaking Steelmaking, 2010, vol. 37 (2), pp. 81-88.CrossRef M.E. Choi and H.Y. Sohn: Ironmaking Steelmaking, 2010, vol. 37 (2), pp. 81-88.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat H.K. Pinegar, M.S. Moats and H.Y. Sohn: Steel Res. Int., 2011, vol. 82 (8), pp. 951-63.CrossRef H.K. Pinegar, M.S. Moats and H.Y. Sohn: Steel Res. Int., 2011, vol. 82 (8), pp. 951-63.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat H.Y. Sohn: Steel Times Int., 2007, vol. 31 (4), pp. 68-72. H.Y. Sohn: Steel Times Int., 2007, vol. 31 (4), pp. 68-72.
4.
Zurück zum Zitat M.Y. Mohassab-Ahmed: Ph.D. Dissertation, The University of Utah, Salt Lake City, UT, 2013. M.Y. Mohassab-Ahmed: Ph.D. Dissertation, The University of Utah, Salt Lake City, UT, 2013.
5.
Zurück zum Zitat M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: JOM, 2013, vol. 65 (11), pp. 1559-65.CrossRef M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: JOM, 2013, vol. 65 (11), pp. 1559-65.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: Steel Res. Int., 2014, vol. 85 (5), pp. 875-84.CrossRef M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: Steel Res. Int., 2014, vol. 85 (5), pp. 875-84.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: Ironmaking Steelmaking, 2014, vol. 41 (9), pp. 665 - 75.CrossRef M.Y. Mohassab-Ahmed and H.Y. Sohn: Ironmaking Steelmaking, 2014, vol. 41 (9), pp. 665 - 75.CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat J.O. Edstrom: J. Iron Steel Inst., 1953, vol. 175 pp. 289-304. J.O. Edstrom: J. Iron Steel Inst., 1953, vol. 175 pp. 289-304.
10.
Zurück zum Zitat M.V. Srinivasan and J.S. Sheasby: Metall. Trans. B, 1981, vol. 12B (1), pp. 177-85.CrossRef M.V. Srinivasan and J.S. Sheasby: Metall. Trans. B, 1981, vol. 12B (1), pp. 177-85.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat K. Piotrowski, K. Mondal, T. Wiltowski, P. Dydo and G. Rizeg: Chem. Eng. J., 2007, vol. 131 (1-3), pp. 73-82.CrossRef K. Piotrowski, K. Mondal, T. Wiltowski, P. Dydo and G. Rizeg: Chem. Eng. J., 2007, vol. 131 (1-3), pp. 73-82.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat J. Sturn, S. Voglsam, B. Weiss, J. Schenk and F. Winter: Chem. Eng. Technol., 2009, vol. 32 (3), pp. 392-97.CrossRef J. Sturn, S. Voglsam, B. Weiss, J. Schenk and F. Winter: Chem. Eng. Technol., 2009, vol. 32 (3), pp. 392-97.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat R.J. Fruehan, Y. Li, L. Brabie and E.J. Kim: Scand. J. Metall., 2005, vol. 34 (3), pp. 205-12.CrossRef R.J. Fruehan, Y. Li, L. Brabie and E.J. Kim: Scand. J. Metall., 2005, vol. 34 (3), pp. 205-12.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat E.R. Monazam, R.W. Breault and R. Siriwardane: Energy Fuels, 2014, vol. 28 (8), pp. 5406-14.CrossRef E.R. Monazam, R.W. Breault and R. Siriwardane: Energy Fuels, 2014, vol. 28 (8), pp. 5406-14.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat H. Wang and H. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44 (1), pp. 133-45.CrossRef H. Wang and H. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44 (1), pp. 133-45.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat M.E. Choi, H.Y. Sohn, and G. Han: Sohn International Symposium Advanced Processing of Metals and Materials, The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 2006, pp. 105–110. M.E. Choi, H.Y. Sohn, and G. Han: Sohn International Symposium Advanced Processing of Metals and Materials, The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 2006, pp. 105–110.
17.
Zurück zum Zitat M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1939, vol. 7 (12), pp. 1103-12.CrossRef M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1939, vol. 7 (12), pp. 1103-12.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1940, vol. 8 (2), pp. 212-24.CrossRef M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1940, vol. 8 (2), pp. 212-24.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1941, vol. 9 (2), pp. 177-84.CrossRef M. Avrami: The Journal of Chemical Physics, 1941, vol. 9 (2), pp. 177-84.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat A.D. McNaught and A. Wilkinson: Compendium of Chemical Terminology: IUPAC Recommendations. Blackwell Science, Malden, MA, 1997. A.D. McNaught and A. Wilkinson: Compendium of Chemical Terminology: IUPAC Recommendations. Blackwell Science, Malden, MA, 1997.
21.
Zurück zum Zitat H.Y. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45 (5), pp. 1600-1602.CrossRef H.Y. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45 (5), pp. 1600-1602.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A. Chatterjee, Sponge Iron Production by Direct Reduction of Iron Oxide, Second Editon, PHI Learning Private Limited, New Delhi, 2012, pp. 65-66. A. Chatterjee, Sponge Iron Production by Direct Reduction of Iron Oxide, Second Editon, PHI Learning Private Limited, New Delhi, 2012, pp. 65-66.
23.
Zurück zum Zitat P.W. Roller: Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 1986, vol. 26 (9), pp. 834-5. P.W. Roller: Trans. Iron Steel Inst. Jpn., 1986, vol. 26 (9), pp. 834-5.
Metadaten
Titel
Hydrogen Reduction Kinetics of Hematite Concentrate Particles Relevant to a Novel Flash Ironmaking Process
verfasst von
Feng Chen
Yousef Mohassab
Tao Jiang
Hong Yong Sohn
Publikationsdatum
01.06.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 3/2015
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-015-0332-z

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