مدل سازی، بررسی سینتیکی و تعیین مکانیزم های اکسیداسیون محصول «بریکت سرد آهن و کربن»

در پژوهش حاضر با استفاده از نتایج آزمون های افت درجه فلزی محصولات آهن اسفنجی سرد (CDRI)، بریکت داغ آهن اسفنجی (HBI) و بریکت سرد آهن و کربن (CBIC) و به کارگیری روش طراحی آزمایش ها، به مدل سازی رفتار اکسیداسیون آنها در شرایط محیطی پرداخته شد. همچنین آزمون های اکسیداسیون 3 ماهه محصولات CDRI و CBIC در محیط با دماهای 25، 65 و °C110 و رطوبت های نسبی 30 و 90 درصد انجام شد تا سینتیک و مکانیزم های کنترل کننده اکسیداسیون این محصولات مورد بررسی قرار گیرد. نتایج بدست آمده نشان داد که افزایش دمای محیط از 25 به °C65 باعث 2 تا 5/2 برابر شدن سرعت افت درجه فلزی محصولات خانواده آهن اسفنجی (DRI) می گردد در حالی که افزایش دمای محیط به °C110، نرخ افت درجه فلزی را 3 تا 4 برابر محیط با دمای °C25 خواهد نمود. تغییر قابل توجه شیب نمودارهای اکسیداسیون محصولات خانواده DRI با گذشت زمان نشان دهنده دو مرحله ای بودن اکسیداسیون و تغییر در مکانیزم کنترل کننده این فرآیند می باشد. همچنین افزایش دمای محیط باعث تسریع در تغییر مکانیزم کنترل کننده اکسیداسیون محصولات گردیده است که به سینتیک بالاتر واکنش های اکسیداسیون در دماهای بالاتر و تسریع در تشکیل محصولات اکسیداسیون و انسداد تخلخل های نزدیک به سطح نسبت داده می شود. انرژی اکتیواسیون اکسیداسیون مرحله اول محصولات خانواده DRI در محدوده KJ/mole 138-105 قرار دارد که بیانگر کنترل فرآیند توسط مخلوط دو عامل نفوذ و انجام واکنش شیمیایی است. اما انرژی اکتیواسیون به مراتب پایین تر مرحله دوم (KJ/mole 42-30) حاکی از این واقعیت است که نفوذ تنها عامل کنترل کننده فرآیند اکسیداسیون در این مرحله است.