Cinética de la Pre-Reacción Isotérmica y No Isotérmica de Cromita con Hidrógeno
Autores: Khama, Mopeli Ishmael; Baloyi, Beberto Myth Vunene; Reynolds, Quinn Gareth; Xakalashe, Buhle Sinaye; Chetty, Deshenthree
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Cinética de la Pre-Reacción Isotérmica y No Isotérmica de Cromita con Hidrógeno
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Producción
Aleación de ferrochrome
Carbono
Horno de arco sumergido
Reductores alternativos
Mineral de cromita
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La producción de aleación de ferroaleación se lleva a cabo utilizando carbono como reductante en un Horno de Arco Sumergido (SAF). La reducción carbotérmica del mineral de cromita resulta en altas emisiones de CO2, y reductores alternativos como el H2, donde el H2O es el único subproducto, se han convertido en alternativas potenciales atractivas. Antes de utilizar H2 como reductante, es crucial llevar a cabo un estudio exhaustivo sobre la cinética de la reacción con el fin de ayudar en el diseño y operación de reactores que faciliten el proceso de reducción. El estudio actual determinó los parámetros cinéticos para la pre-reducción isotérmica y no isotérmica de cromita con H2 en un horno termogravimétrico. Los resultados de la difracción de rayos X en polvo y la microscopía electrónica de barrido determinaron las variaciones mineralógicas entre la alimentación y las muestras pre-reducidas, así como la variación entre las muestras tratadas isotérmicamente y no isotérmicamente. Los datos de pérdida de masa indican que se requieren tiempos de reducción más largos para alcanzar una reducción completa. La energía de activación aparente para las pruebas de pre-reducción isotérmica y no isotérmica se encontró en 105 y 124 kJ/mol, respectivamente. Las observaciones mineralógicas para las muestras pre-reducidas a 1300 grados C y 1500 grados C mostraron que las muestras tratadas a temperaturas más bajas (1300 grados C) presentaron texturas consistentes y gotas de Fe-Cr a lo largo de los bordes de la cromita parcialmente alterada (PAC), lo que sugiere una mayor metalización a esta temperatura. Las temperaturas más altas (1500 grados C), por otro lado, resultaron en una mala metalización, posiblemente porque las temperaturas más altas a menudo se asocian con una red de poros colapsada, lo que resulta en tasas de difusión pobres, obstaculizando así la reducción completa.
Descripción
La producción de aleación de ferroaleación se lleva a cabo utilizando carbono como reductante en un Horno de Arco Sumergido (SAF). La reducción carbotérmica del mineral de cromita resulta en altas emisiones de CO2, y reductores alternativos como el H2, donde el H2O es el único subproducto, se han convertido en alternativas potenciales atractivas. Antes de utilizar H2 como reductante, es crucial llevar a cabo un estudio exhaustivo sobre la cinética de la reacción con el fin de ayudar en el diseño y operación de reactores que faciliten el proceso de reducción. El estudio actual determinó los parámetros cinéticos para la pre-reducción isotérmica y no isotérmica de cromita con H2 en un horno termogravimétrico. Los resultados de la difracción de rayos X en polvo y la microscopía electrónica de barrido determinaron las variaciones mineralógicas entre la alimentación y las muestras pre-reducidas, así como la variación entre las muestras tratadas isotérmicamente y no isotérmicamente. Los datos de pérdida de masa indican que se requieren tiempos de reducción más largos para alcanzar una reducción completa. La energía de activación aparente para las pruebas de pre-reducción isotérmica y no isotérmica se encontró en 105 y 124 kJ/mol, respectivamente. Las observaciones mineralógicas para las muestras pre-reducidas a 1300 grados C y 1500 grados C mostraron que las muestras tratadas a temperaturas más bajas (1300 grados C) presentaron texturas consistentes y gotas de Fe-Cr a lo largo de los bordes de la cromita parcialmente alterada (PAC), lo que sugiere una mayor metalización a esta temperatura. Las temperaturas más altas (1500 grados C), por otro lado, resultaron en una mala metalización, posiblemente porque las temperaturas más altas a menudo se asocian con una red de poros colapsada, lo que resulta en tasas de difusión pobres, obstaculizando así la reducción completa.