Developing model of mass-exchange processes in porous bodies on example of iron-ore pellets oxidation process

Desarrollo de un modelo de procesos de intercambio de masas en cuerpos porosos a partir del ejemplo del proceso de oxidación de pellets de mineral de hierro

Se ha desarrollado un modelo de oxidación de magnetita en aglomeración de pellets de mineral de hierro. A diferencia de los modelos de oxidación propuestos anteriormente, este modelo considera la estructura porosa de un pellet: la superficie y la distribución de los poros por tamaños. El proceso de oxidación de la magnetita se considera tripartito: difusión por los poros, difusión a través de los productos de la oxidación y reacción química propiamente dicha. El modelo considera varios pasos limitantes en diferentes etapas del proceso. Se llevaron a cabo estudios piloto a partir de pastillas de SSMCC para confirmar la corrección del modelo propuesto. Este modelo se puede utilizar en un aspecto más amplio: para la descripción del proceso de reacción química en cuerpos poliporosos.

INTRODUCCIÓN

Las pellas de mineral de hierro, como componentes de la carga del horno, representan cuerpos porosos con un sistema bien desarrollado de poros de diferentes tipos. El tipo y la superficie de los poros, así como su distribución, determinan el curso de procesos de calidad tan definitorios como la oxidación y la restauración durante la aglomeración y la posterior metalización del producto [1-4].

La mayoría de los procesos tecnológicos reales (restauración, oxidación secundaria y otros) se definen por la difusión de gas-reactivo en un cuerpo poroso y la propia reacción química de interacción. La ecuación de difusión del gas en el volumen de un cuerpo poroso teniendo en cuenta la reacción química se puede escribir de la siguiente manera [5]:

​$[D]frac{d^2C}{dx^2} = kρSC",$    (1)

donde [D] es el coeficiente efectivo de difusión;

С es la concentración de gas

k es la constante de velocidad

ρ es la densidad de la materia porosa

S es la superficie de los poros

n es el orden de reacción/

La integración de la ecuación (1) conduce a la ecuación de la velocidad del proceso [6]:

​$ƒ = 4πr^2 (frac{2}{n+1}kρS [D]^{frac{1}{2} C frac{n+1}{2} ✕ }$