Efecto de la activación mecánica sobre la cinética de reducción con hidrógeno de un concentrado mineral de magnetita

Abstract

The effect of mechanical activation on the reduction kinetics of magnetite concentrate by hydrogen was studied. The magnetite concentrate was milled for 8 h in a planetary ball-mill. After 8 h of milling, the average particle size was reduced from 14 to 4.4 μm, resulting in a lattice microstrain of 0.3. Isothermal reduction experiments were conducted to focus on the chemical reaction as the rate controlling factor by eliminating external mass transfer effects and using a thin layer of particles to remove interstitial diffusion resistance. Thus, about 2 mg of magnetite powder were reduced at different temperatures under a sufficient flow of hydrogen. The magnetite concentrate and reduction products were analyzed by SEM and XRD. It was found that the onset reduction temperature decreased from 587 to 500 K (314 to 227 °C) due to the mechanical activation. The activation energy for hydrogen reduction of the activated concentrate decreased about 10% compared with the as-received concentrate. In view of the results, a reaction rate expression was established based on the nucleation and growth model with an Avrami parameter n = 2.5.

Se estudió el efecto de la activación mecánica sobre la cinética de reducción con hidrógeno de un concentrado de magnetita. El concentrado de magnetita fue molido por 8 h en un molino de bolas planetario. Después de 8 h de molienda el tamaño de partícula se redujo de 14 a 4.4 ?m, resultando en una micro-deformación de la red de 0.3. Se realizaron experimentos de reducción isotérmica enfocándose en la reacción química como etapa controlante del proceso eliminando efectos de transferencia de masa externa y usando una capa de partículas delgada para eliminar resistencia por difusión intersticial. En consecuencia, aproximadamente 2 mg de magnetita fueron reducidos a diferentes temperaturas con suficiente flujo de hidrógeno. El concentrado de magnetita y los productos de reducción fueron analizados por SEM y XRD. Se encontró que la temperatura de inicio de reacción disminuyó de 587 a 500 K (314 a 227 °C) debido a la activación mecánica. La energía de activación de la reducción con hidrógeno del concentrado activado disminuyó aproximadamente 10% con respecto al concentrado original. En vista de los resultados, se estableció una expresión de velocidad de reacción basada en el modelo de nucleación y crecimiento con un parámetro de Avrami de n=2.5.