第二届中国化学链会议

赤铁矿（Fe₂O₃）是一种常见的载氧体，其还原动力学深刻地影响了化学链过程的工艺路线、反应器设计和能源消耗。本研究通过对750-950℃等温热重分析数据反卷积探索了H₂还原Fe₂O₃的多步动力学行为。如图1(a)所示（以850℃为例），利用Asym2sig（不对称双曲线）函数对还原速率（差分热重数据）解耦，得到了Fe₂O₃-Fe₃O₄，Fe₃O₄-FeO，FeO-Fe的还原步骤。发现Fe₂O₃-Fe₃O₄和Fe₃O₄-FeO几乎同时发生，但Fe₂O₃-Fe₃O₄反应速率更高；而FeO-Fe仅在Fe₃O₄-FeO进行一段时间后才开始。根据等转化率法计算了每个还原步的活化能（图1(b)），其平均值分别为9.4，25.3，25.7 kJ/mol，且所有活化能随转化率的增加而变化较小。如图2(a)所示（以850℃为例），通过Master plot分析确定了最合适的动力学模型，即JMA模型（Avrami-Erofeev方程的另一种形式），由此计算所得的活化能为10.3，26.7和24.8 kJ/mol（图2(b)），与等转化率法获得的活化能十分接近。
 

Fe2O3还原，反卷积，活化能，多步动力学