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.
