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Kinetic mechanism development for the direct reduction of single hematite pellets in H2 /CO atmospheres

Ali, Mohammed Liaket und Fradet, Quentin und Riedel, Uwe (2022) Kinetic mechanism development for the direct reduction of single hematite pellets in H2 /CO atmospheres. steel research international, Seite 2200043. Wiley. doi: 10.1002/srin.202200043. ISSN 1611-3683.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1002/srin.202200043

Kurzfassung

Increasing interest in the direct reduction process of iron ore has revived investigations on gaseous and heterogeneous iron oxides’ kinetics. Despite extensive studies on the reduction of iron oxides with pure hydrogen or syngas, the development of a generic reduction mechanism for iron oxides is still lacking. The conventional shrinking core model hardly distinguishes between transport and reaction processes, leading to biases or even errors in the kinetic models. In the present study, a porous solid model, which solves mass balances of the individual gas-phase species and solid ones assuming spherical symmetry, is used for developing a heterogeneous kinetic mechanism accounting for different iron oxidation stages (Fe2O3, Fe3O4, FeO). It also accounts for carbon accumulation and cementite formation to model the carburization phenomena when using carbon-containing reducing agents like syngas. The proposed generic mechanism successfully reproduces 49 experimental data sets from the literature for single iron oxide pellets’ isothermal reduction with syngas of varying hydrogen content up to pure hydrogen without any adjustment of its parameters. The model predictions are in excellent agreement with the experimental data. Finally, the carburization kinetics are explained, and the factors (e.g., temperature, hydrogen content) affecting the carbon deposition are analyzed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189273/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Kinetic mechanism development for the direct reduction of single hematite pellets in H2 /CO atmospheres
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/0000-0001-8682-2192147715201
Datum:22 Juni 2022
Erschienen in:steel research international
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/srin.202200043
Seitenbereich:Seite 2200043
Verlag:Wiley
ISSN:1611-3683
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carburization, direct reduction processes, H2/CO reduction, iron oxide pellets, porous solid model
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: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Hinterlegt von: Ali, Mohammed Liaket
Hinterlegt am:24 Nov 2022 10:36
Letzte Änderung:29 Nov 2023 14:51

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