氧化亚铁颗粒氢还原过程的结构演变 Structure evolution in the reduction process of FeO powder by hydrogen

采用热重法实验研究了773~1273 K氧化亚铁的等温氢还原动力学,发现873 K温度以上,反应动力学曲线有明显转折,说明反应机理发生了变化.在973~1073 K的温度范围,出现了反常的温度效应,即反应速率随温度升高而减小.为讨论产物结构对反应动力学的影响,分别对不同温度的反应产物,以及一定温度不同还原状态(不同反应时间)的产物进行形貌观察.结果显示,随着反应温度升高,还原产物表面的孔洞增多,枝状特征显著增加,而973 K和1023 K时表面的烧结现象明显.一定温度下,随着反应进行,表面的孔洞增多,并逐渐出现烧结.973 K和1023 K温度条件下反应产物大体保留原来的大颗粒外形,而1173 K时还原2 min开始,就大量出现枝状产物,并逐渐烧结.结合产物形貌变化和反应动力学曲线,反应前期为界面化学反应控速,随着反应进行,还原的金属铁发生烧结现象,致密的结构阻碍了产物气体向外扩散,反应控速环节转变为产物气体的外扩散,还原速率也随之降低.