مدل‌سازي و شبيه‌سازي سينتيك واكنش احياي مستقيم آهن

نرخ توليد آهن به روش احياي مستقيم، وابسته به پيشرفت واكنش‌هاي شيميايي احيا است. براي پيش‌بيني فرايند، آگاهي از مكانيزم‌هاي فيزيكوشيميايي واكنش احيا ضروري است. در پژوهش حاضر، مدلي رياضي براي شبيه‌سازي نفوذ و سينتيك واكنش احياي آهن ارائه مي‌شود. در اين پژوهش، مساله شامل ذره‌اي مكعبي شكل و كوچك از هماتيت است كه در معرض مخلوط گازي CO CO2 تبديل به مگنتيت مي‌شود. مدل رياضي سه فازي (گاز، جامد، جامد) بر اساس پايستاري جرم، نفوذ گاز CO و روابط سينتيك شيميايي ارايه گرديد. به روش حجم محدود، معادلات گسسته سازي شد و با برنامه‌نويسي فرترن يك مدل محاسباتي توسعه يافت. به كمك مدل عددي، واكنش احياي ذره هماتيت شبيه‌سازي‌شده و نتايج شبيه‌سازي به‌صورت درصد پيشرفت واكنش بازمان و توزيع تركيب، با داده‌هاي تجربي موجود مقايسه گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه واكنش احيا به‌شدت متأثر از چگونگي نفوذ CO در ساختار متخلخل جامد و غلظت سطح فصل مشتركي درون ذره است. اين مدل عددي منجر به شناخت دقيق‌تري از مكانيزم واكنش احيا مي‌شود و مي‌تواند به‌عنوان ابزاري محاسباتي براي پيش‌بيني، طراحي و بهينه‌سازي فرايندهاي احياي مستقيم آهن مورداستفاده قرار گيرد.