Исследование процесса получения водорода в солнечных печах железо-паровым методом с использованием отходов металлургического производства

Abstract

Рассмотрены физические и химические процессы, протекающие при термообработке отходов металлургических производств с многокомпонентным фазовым составом, содержащим преимущественно соединения железа, с целью изучения возможности применения их в редокс циклах получения водорода железо-паровым методом при нагреве в солнечных печах. Применялся термогравиметрический метод исследования кинетики высокотемпературных превращений рабочей смеси. В первичных циклах окислительных и восстановительных процессов оксиды железа и восстановленный металл имели высокую реакционную активность. После проведения периодических процессов окисления-восстановления химическая активность частиц железа постепенно уменьшается, так как протекает их агрегация. Рекомендовано проводить окислительные и восстановительные процессы в газообразной восстановительной среде при 900 - 1000 °C для исключения активного спекания частиц железа и потери активности реакционной массы.

Розглянуто фізичні та хімічні процеси, що вібуваються при термообробці відходів металургійних виробництв з багатокомпонентним складом, які вміщують переважно сполуки заліза, з метою вивчення можливості використання їх в редокс циклах отримання водню при нагріві в сонячних печах. Було застосовано термогравіметричний метод дослідження кінетики високотемпературних перетворень робочої суміші. У первинних циклах окислювальних та відновлювальних процесів оксиди заліза та відновлений метал мали високу реакційну активність. Після проведення періодичних процесів окислення-відновлення хімічна активність часток заліза поступово зменшувалась, оскільки проходила їх агрегація. Рекомендовано проводити окислювальні і відновлювальні процеси у газоподібному відновлювальному середовищі при 900–1000 °С для попередження активного спікання часток заліза та втрат активності реакційної маси.

Physical and chemical processes proceeding under thermal treatment of metallurgical waste of multicomponent phase composition containing iron compounds are considered to study the opportunity of their use in redox cycles of hydrogen obtaining by iron and vapor method under heating in solar furnaces. The thermogravimetrical method is applied for the investigation of the kinetics of high-temperature transformation of working mixture. In the primary cycles of oxidation and reduction processes both iron oxides and reduced metal demonstrate high reactivity. After carrying out periodical oxidation and reduction processes the reactivity of iron particles decreases gradually because the aggregation of ferruginuous iron particles takes place. It is recommended to carry out oxidation and reduction processes under 900–1000 °C to avoid the active sintering of iron particles and reactive mass activity loss.