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Development of a kinetic mechanism for the direct reduction of hematite pellets in CO-H2 atmospheres using a porous solid pellet model

Ali, Mohammed Liaket und Fradet, Quentin und Riedel, Uwe (2021) Development of a kinetic mechanism for the direct reduction of hematite pellets in CO-H2 atmospheres using a porous solid pellet model. In: 9th International Conference on Modeling and Simulation of Metallurgical Processes in Steelmaking, STEELSIM 2021, Seiten 666-677. STEELSIM 2021, 2021-10-05 - 2021-10-07, Vienna, online. ISSN 978-3-200-07994-6.

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7MB

Kurzfassung

Increasing interest in the direct reduction of iron has revived investigations on gaseous iron oxides' kinetics. Despite extensive studies on the reduction of iron oxides with pure hydrogen or with syngas, the development of a generic reduction mechanism of iron oxides is still lacking. The conventional shrinking core model hardly distinguishes between transport processes and reaction processes, leading to biases in the kinetic model. In the present study, a porous solid model, which solves mass balances of the individual gas species and solid ones assuming spherical symmetry, is used for developing a heterogeneous kinetic mechanism accounting for different iron oxides (Fe2O3, Fe3O4, FeO). It also accounts for carbon accumulation and cementite (Fe3C) formation to model phenomena like carbon deposition and incomplete reduction of iron oxide using CO/-H2 mixtures. The proposed generic mechanism successfully reproduces 50 sets of experimental data by six different authors from the literature for single iron oxide pellet reduction with syngas of varying hydrogen content up to pure hydrogen without any adjustment of its parameters. The simulated results show a very good agreement with the experimental data. Finally, the effects of gas composition, temperature, and pellet characteristics on the reducing of iron oxide are investigated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146312/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Titel:Development of a kinetic mechanism for the direct reduction of hematite pellets in CO-H2 atmospheres using a porous solid pellet model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ali, Mohammed LiaketMohammed.Ali (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9314-0402NICHT SPEZIFIZIERT
Fradet, QuentinQuentin.Fradet (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4968-8494NICHT SPEZIFIZIERT
Riedel, UweUwe.Riedel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8682-2192NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 Oktober 2021
Erschienen in:9th International Conference on Modeling and Simulation of Metallurgical Processes in Steelmaking, STEELSIM 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 666-677
ISSN:978-3-200-07994-6
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Iron oxide pellet direct reduction, porous solid model, CO/-H2 reduction, carbon deposition, cementite formation
Veranstaltungstitel:STEELSIM 2021
Veranstaltungsort:Vienna, online
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Oktober 2021
Veranstaltungsende:7 Oktober 2021
Veranstalter :ASMET
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse
Standort: Cottbus , Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Kohlenstoffarme Reduktionsmittel
Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Simulation und Virtuelles Design
Hinterlegt von: Ali, Mohammed Liaket
Hinterlegt am:16 Dez 2021 16:38
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:45

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