Deciphering Temperature‐Dependent Synergistic Mechanisms in Ammonia‐Mediated Iron‐Ore Reduction: Kinetic Optimization for Carbon‐Neutral Steelmaking

炼钢 还原(数学) 氨 碳纤维 铁矿石 动能 材料科学 氨生产 冶金 化学 复合材料 复合数 数学 有机化学 物理 量子力学 几何学
作者
Lanjie Li,Han Xing,Heng Ji,Renguo Li,Li Li,Xianchun Li
出处
期刊:Steel Research International [Wiley]
标识
DOI:10.1002/srin.202500255
摘要

This study examines the direct reduction of iron ore using ammonia as a low‐carbon alternative to coke‐dependent blast furnaces in steelmaking. Experimental and thermogravimetric analyses of goethite (H1) and vanadium‐titanium ore (H2) reveal temperature‐dependent NH 3 synergies. H1 undergoes complete reduction at 900 °C with 5% NH 3 , while reduction at 700 °C requires 30% NH 3 . High temperatures (>850 °C) favor direct formation of Fe over Fe 3 O 4 /Fe 4 N intermediates, while crystalline water removal at 500 °C impedes reduction through steam generation. Kinetic analysis shows that the reduction degree of H1 is 20% higher than that of H2 at 950 °C/60% NH 3 . This can be explained by the porous structure of H1, unlike the dense Ti–Fe lattice in H2, where TiO 2 induces steric hindrance. The R1 kinetic model [ G ( α ) = −ln(1 − α )] effectively describes the reduction process, demonstrating a linear relationship between the reaction degree and NH 3 partial pressure. Specifically, increasing NH 3 concentration from 40% to 60% boosts degree constants by 48.4–60.4%. The findings position ammonia as a viable candidate for decarbonizing ironmaking, providing critical insights for optimizing reduction parameters and promoting sustainable steel production through fossil fuel substitution. Overall, this work addresses a critical knowledge gap in low‐carbon metallurgy and suggests actionable strategies for industry implementation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
顾矜的应助被ZHENGXN采纳,获得10
1秒前
活力安南完成签到,获得积分10
1秒前
小小小发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
lhl发布了新的文献求助10
3秒前
Luna完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
LWW完成签到,获得积分10
3秒前
boboan24完成签到 ,获得积分10
4秒前
李健的小迷弟的应助被田睿采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
cc完成签到,获得积分10
5秒前
llls完成签到,获得积分10
5秒前
bkagyin的应助被明天会更美好采纳,获得10
5秒前
6秒前
焱焱发布了新的文献求助10
6秒前
wwl发布了新的文献求助10
6秒前
Lewis发布了新的文献求助10
6秒前
ZYX发布了新的文献求助10
7秒前
Lz完成签到,获得积分10
8秒前
海底捞里没有海完成签到,获得积分20
8秒前
科研通AI6.4的应助被杨涛采纳,获得10
8秒前
8秒前
小狐狸尾完成签到 ,获得积分10
9秒前
少女椰椰发布了新的文献求助10
9秒前
kkkkkboat完成签到,获得积分10
11秒前
牛文明发布了新的文献求助10
11秒前
隐形曼青的应助被留蓝采纳,获得10
11秒前
12秒前
龙井茶发布了新的文献求助10
12秒前
李洲发布了新的文献求助10
12秒前
wwl完成签到,获得积分10
12秒前
meng完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
小行星完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7790312
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9327918
关于积分的说明 20420336
捐赠科研通 7379953
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3323054
关于科研通互助平台的介绍 2470946
邀请新用户注册赠送积分活动 2339947