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The role of hydrogen flow rates in the direct reduction of iron ore pellets: Investigating external mass transfer limitations

Ali, Mohammed Liaket und Fong, Syafinah und Fradet, Quentin und Riedel, Uwe (2025) The role of hydrogen flow rates in the direct reduction of iron ore pellets: Investigating external mass transfer limitations. 2nd International Workshop on Reacting Particle-Gas Systems, 2025-06-17 - 2025-06-19, Magdeburg.

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Kurzfassung

The successful transition to hydrogen-based direct reduction in ironmaking demands an in-depth comprehension of the complex reaction mechanisms and mass transfer dynamics at play. While high hydrogen flow rates in the reduction of single iron ore pellets are commonly used for mechanism development to neglect external mass transfer effects for simplification, this study critically examines the reduction behavior under low hydrogen flow conditions, where external mass transfer becomes significant, mirroring practical conditions more closely. Thermogravimetric analysis (TGA) experiments were conducted at 1073 K, 1173 K, and 1273 K, with H2 flow-rates of 100 and 300 mL/min, revealing increased external mass transfer resistance at lower flow rates and higher temperatures. To numerically investigate this heterogeneous reacting system, a coupled 1D solid porous and 3D CFD modeling framework is employed, iteratively exchanging data of kinetic rates and gas concentrations at the pellet surface and validating the predictions against experimental data. This work advances reliable kinetic mechanisms for hydrogen-based reduction, addressing model scalability challenges.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215800/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vorlesung)
Zusätzliche Informationen:We acknowledge funding by the European Union and by tax revenues on the basis of the budget adopted by the Saxon State Parliament. European Regional Development Fund (EFRE) project “BioFe - Biomassenutzung in der Eisenerzeugung unter wirtschaftlichen und CO2-mindernden Randbedingungen”.
Titel:The role of hydrogen flow rates in the direct reduction of iron ore pellets: Investigating external mass transfer limitations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ali, Mohammed LiaketMohammed.Ali (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9314-0402NICHT SPEZIFIZIERT
Fong, Syafinahsyafinah.bintimohdfawzifong (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-0540-2660NICHT 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:7 Februar 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Direct Reduction, Modeling, Mass transfer, Hydrogen
Veranstaltungstitel:2nd International Workshop on Reacting Particle-Gas Systems
Veranstaltungsort:Magdeburg
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:17 Juni 2025
Veranstaltungsende:19 Juni 2025
Veranstalter :Otto von Guericke University, Magdeburg; Ruhr University Bochum
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Digitalisierung
DLR - Forschungsgebiet:D - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):D - keine Zuordnung
Standort: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Hinterlegt von: Ali, Mohammed Liaket
Hinterlegt am:24 Sep 2025 16:16
Letzte Änderung:24 Sep 2025 16:16

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