700°C氢基直接还原氧化铁:球团与微观组织尺度的异质性

由于使用含碳物质作为铁矿石还原的还原剂以及燃料，钢铁生产过程排放了所有工业二氧化碳排放量总和的三分之一，使其成为全球变暖的关键驱动因素。因此，众多研究工作旨在研究用绿色氢气代替含碳还原剂还原铁矿石。氢基直接还原是一种有吸引力的加工技术，因为直接还原炉在钢铁行业中已被广泛应用，虽然目前甲烷和一氧化碳作为主要还原剂。相比于碳基还原剂，氢气在竖炉球团团聚体的扩散速度快得多。然而，对于大量钢铁生产需求，氢基直接还原的还原动力学仍然非常缓慢，并且氢气消耗量大大超过了化学计量所需的量。因此，本研究的重点是更好地理解铁矿石球团空间梯度、形貌和内部微观结构对氢基直接还原过程中还原效率和金属化率的影响。为此，本研究工作使用了同步辐射加速器高能X射线衍射和电子显微镜以及电子背散射衍射和能量散射X射线谱技术对商业化直接还原球团矿进行了研究。本研究揭示了不同相界面、自由表面及其相关的成核和生长机制的相互作用，为开发快速高效、更适合氢基直接还原的铁矿石球团提供了基础。