REDUÇÃO DIRETA DE PÓS DE HEMATITA POR PLASMA FRIO DE HIDROGÊNIO
DIRECT REDUCTION OF HEMATITE POWDERS VIA COLD HYDROGEN PLASMA
Silveira, Iraldo de Sá; Vieira, Estéfano Aparecida; Nascimento, Ramiro da Conceição; Franco Junior, Adonias Ribeiro
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.2014.050
Tecnol. Metal. Mater. Min., vol.11, n4, p.346-354, 2014
Resumo
Neste trabalho estudou-se a cinética de redução de pós de hematita de alta pureza usando como agente redutor o plasma frio de hidrogênio. Os experimentos foram realizados em reator a plasma pulsado DC, sob fluxos de hidrogênio de 300 cm3/min, pressão de 400 Pa, tempos entre 30 e 120 min e temperaturas de 320, 340, 360 e 380°C. Os pós foram caracterizados por difração de raios-X, microscopia óptica e perda de massa de oxigênio por gravimetria. Os resultados mostram que na temperatura de 380°C após 120min é possível a obtenção de pó de ferro metálico (Fe-α) com fração de redução aproximada de 0,93. A hematita (Fe2O3) numa primeira etapa se transforma em magnetita (Fe3O4) e numa segunda etapa se converte para ferro metálico: Fe2O3→Fe3O4→Fe-α. A energia de ativação determinada experimentalmente quando se usa o plasma frio de hidrogênio como agente redutor foi de aproximadamente 98,4 kJ/mol.
Palavras-chave
Redução direta, Hematita, Plasma de hidrogênio, Energia de ativação
Abstract
The goal of this work was to study the reduction kinetics of hematite powders (Fe2O3) using cold hydrogen plasma as reducing agent. Reduction experiments were carried out in a DC pulsed plasma reactor, under hydrogen flow-rates of 300 cm3/min, at pressure of 400 Pa, times from 30 to 120 minutes and temperatures of 320, 340, 360 and 380°C. Fe2O3 powders after reduction experiments were characterized by X-ray diffraction, weight loss of oxygen (gravimetric analyses) and light microscopy. The results show that using a reduction temperature of 380°C after 120 min allows obtaining α-iron with a reduction fraction of about 0.93. The powder particles are transformed into two steps: Fe2O3→Fe3O4→Fe-α. The apparent activation energy experimentally established for the reduction of Fe2O3 is about 98.4 kJ/mol.
Keywords
Direct reduction, Hematite, Hydrogen plasma, Activation energy
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