Reduction behaviour of powder mixtures of iron oxide and carbon in reactive atmospheres
Abstract
enMixtures of fines of iron ore and carbon were kept in hot zone of furnace for various durations under flowing argon or mixture of hydrogen and carbon dioxide. Experiments were conducted at temperatures of 1150, 1250 and 1300 K. Other variables were inlet H2/CO2 ratio both oxidising and reducing to wustite, Fe2O3/C ratio in sample and sample size. 2 types of carbon were selected, viz. graphite and activated char. The degree of reduction of oxide (F) was determined by subsequent hydrogen reduction of reaction products. F vs. time data did not follow any set pattern due to complex mechanism and kinetics. Equilibrium calculations predict that, inlet H2+CO2 mixture which undergoes water gas shift reaction inside the furnace, reduces to wustite at a H2/CO2 ratio of 3. As expected, generally it yielded highest value of F. However at 1300 K, even the gas with H2/CO2 ratio of 1.5/1, although oxidising to wustite, gave comparably high value of F, presumably due to enhanced gasification rate at higher temperature. Although reactivity of graphite was much lower than that of activated char, they exhibited comparable extents of reduction.
Abstract
deReduktionsverhalten von Eisenoxid-Kohlenstoff-Pulvern in reaktiver Umgebung. Eisenerz-Kohlenstoff-Mischungen werden unterschiedlich lang in einer heißen Ofenzone mit Argon oder Wasserstoff-Kohlendioxid-Gemischen angeströmt. Bei Temperaturen von 1150, 1250 und 1300 K werden Versuche durchgeführt. Zu den weiteren Variablen zählen das Einlaß-H2/CO2-Verhältnis, das sowohl oxidierend als auch reduzierend wirken kann, das Fe2O3/C-Verhältnis in der Probe und die Probengröße. Zwei Sorten Kohlenstoff wurden ausgewählt, Graphit und aktivierter Char. Der Reduktionsgrad für das Oxid (F) wurde durch die nachfolgende Wasserstoffreduktion der Reaktionsprodukte bestimmt. Die Daten für F als Funktion der Zeit folgten keinem vorgegebenem Muster; Grund hierfür waren der komplexe Mechanismus und Kinetik. Gleichgewichtsberechnungen ergaben, daß die Einlaß-H2+CO2-Mischung, die entsprechend der Wasser-Gas-Reaktion im Ofen reagiert, bei einem H2/CO2-Verhältnis von 3 zu Wüstit reduziert. Erwartungsgemäß wird hier allgemein der höchste F-Wert erreicht. Dennoch führt selbst das Gas mit einem H2/CO2-Verhältnis von 1,5/1 bei 1300 K zu vergleichbar hohen F-Werten, wahrscheinlich aufgrund der erhöhten Vergasungsgeschwindigkeit bei höheren Temperaturen, wenngleich Oxidation zu Wustit geschieht. Auch wenn die Graphitreaktivität deutlich unter der des aktivierten Char lag, zeigten beide Reduktionsmittel eine vergleichbare Reduktionswirkung.
