A vasérc-kompozitokat tartalmazó bio-szén önredukciós viselkedése

Szimulált BF hőprofil, amelyet a TGA-ban és a csőkemencés vizsgálatokban használnak.

A csőkemence sematikus elrendezése.

Önredukáló kompozitok TGA-QMS elemzése (a) FRC; b) SDC; c) HTTC; d) CCC és (e) BFC argonban 1100 ° C-ig, BF-szimulált hőprofil alkalmazásával.

Öncsökkentő kompozitok DTG görbéi TGA-vizsgálatok során Ar-gázban 1100 ° C-ig, szimulált BF hőprofil alkalmazásával.

Csőkemencében (a) 500 ° C-on kezelt redukált kompozit XRD elemzése; (b) 680 ° C; c) 740 ° C; d) 850 ° C; e) 950 ° C és f) a végső minta 1100 ° C-ig TGA-ban.

Tipikus textúrák, amelyeket LOM-ban (20-szoros nagyítás) figyeltek meg a 680 ° C-on megszakított tesztekből álló kompozitokban. a) FRC és b) CCC. H = hematit (fehér-szürke), M = magnetit (szürke) és BC = bio-szén.

740 ° C-on megszakított tesztekből származó kompozitok SEM-képe (1000 × nagyítás). (a) SDC, (b) HTTC, H = hematit, M = magnetit és Ol = olivin.

Különböző típusú bioszént tartalmazó kompozitok (CO.

Absztrakt

1. Bemutatkozás

38% tömeghozam), mivel a VM nagy részét eltávolítottuk a folyamat során [13]. Előny lehet, ha a vas-oxidot tartalmazó kompozitokban redukálószerként torrefixált terméket használunk, ha a maradék illékony anyag hozzájárul a redukcióhoz. A vas-oxiddal rendelkező kompozitokban történő felhasználáshoz megfelelő bio-szén kiválasztásához jobb ismeretekre van szükség a bio-szén tulajdonságainak hatásáról.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Anyag és jellemzés

163 µm lézerdiffrakció-alapú részecskeméret-analizátorral (CILAS 1064, Micromeritics Instrument Corporation, Orléans, Franciaország). A cementet használták, mivel az iparilag előállított briketteknél gyakori kötőanyag.

2.2. Kompozit előkészítés

2.3. Termogravimetriás elemzés

2.4. Kompozitok megszakított redukciós tesztjei

2.5. Jellemzés

2.5.1. Ásványtan

2.5.2. Morfológia

3. Eredmények

3.1. TGA/QMS és DTG

300 ° C, amint az a 4. ábrán látható I. régióban látható. A hőmérséklet 850 ° C-ig történő emelésével az FRC, SDC és HTTC tömegvesztesége nőtt, és nagyobb, mint a CCC és BFC esetében. 850 ° C feletti hőmérsékleten a CCC esetében a tömegveszteség mértéke magas, amint az a 4. ábrán látható. Az összes kompozit tömegveszteségi aránya a III. Régióban látható volt (1100 ° C-ig), míg a CCC és A BFC 850–950 ° C-on, illetve 950–1100 ° C-on fekszik.

3.2. Kompozitok megszakított redukciós tesztjei

3.3. XRD elemzés

3.4. Kompozit szerkezet értékelése redukció során

740 ° C-on a hematit magnetitté való átalakulása SDC-ben tovább folytatódott, és porózus szerkezet és repedések keletkeztek, amint az a 7a. Ábrán látható, miközben a hematit magnetitté való átalakulása a HTTC külső rétegében még mindig a 7b. Ábrán látható. A bio-szén csatornaszerkezete az FRC-ben, a CCC-ben pedig teljesen tiszta volt, amint az a 6a. És a 6b. Ábrán látható.

4. Megbeszélés

300 ° C. Bár a TSD és a TFR meglehetősen hasonló VM-tartalommal bír, az alacsony hőmérsékleten az FRC esetében kimutatott nagyobb tömegveszteség annak a következménye lehet, hogy a TFR-ben magasabb a katalizáló komponensek, mint a CaO és a K2O, mint a TSD-ben. Ez befolyásolhatja a H2O felszabadulását a reakció során, mivel a H2O ionárama az FRC esetében a legnagyobb, bár a H-tartalom hasonló az SDC-hez. A hamu összetételének hatását a bio-szén dekoltilizációs viselkedésére egy korábbi tanulmány [28] jelezte, ahol a magasabb katalizáló komponenseket tartalmazó bio-szén alacsonyabb hőmérsékleten szabadította fel a VM-et, és ez korlátozhatja a redukcióhoz való hozzájárulását. Az FRC QMS elemzésében kimutatott magas H2O intenzitás, majd CO2 és H2 azt jelzi, hogy a CO egy része a reakcióban elfogyasztott. Lehetséges, hogy ez befolyásolja a vas-oxid redukciójának hozzájárulását az FRC-ben. Az XRD analízisből kiderült, hogy FeO képződött az FRC esetében 740 ° C-on megszakított mintákban, míg SDC esetén 680 ° C-on megszakadt mintákban.

760 ° C, amint azt a 8. ábra mutatja. Ennek a CO-gáznak egy része származhat a VM hőbomlásából, valamint a Boudouard-reakcióból, amelyben a CO2 700 ° C feletti maradék szénnel reagál, amint Butterman közölte [33]. Ezenkívül megfigyelték, hogy a FeO SDC-ben képződik alacsonyabb hőmérsékleten, mint más kompozitok esetében, és az SDC-nek a legnagyobb a tömegvesztesége a II. Régióban (850 ° C-ig).