Kinetic study on the metallothermic reduction of chromite ore using magnesium scrap

Abstract

A study on the metallothermic reduction of chromite ore is presented and discussed, using magnesium scrap as reducing agent. Microstructural analysis corroborated the distribution of phases inside the particles, where Fe and Cr were located at the centre surrounded by layers of reaction products, mainly MgO. The maximum conversion efficiency of Fe and Cr was 38% at 1050°C, after a reaction time of 3 hours, using 75% excess of magnesium scrap. A kinetic study was performed fitting the experimental data to available kinetic models, where the data adjusted to the chemical reaction model, especially at the beginning of reaction. A second reaction stage was confirmed once the experimental data was adjusted to the Jander diffusion model. For the chemical reaction model, the constant rate and the activation energy were 0.32 h −1 and 60.12 kJ mol −1 , respectively. For the diffusion model, the rate constant was 0.20 h −1 and the activation energy 47.04 kJ mol −1 .On présente et discute d'une étude de la réduction métallothermique du minerai de chromite, utilisant des rebuts de magnésium comme agent réducteur. L'analyse de la microstructure a corroboré la distribution des phases dans les particules, où le Fe et le Cr étaient situés au centre et entourés par des couches de produits de réaction, principalement du MgO. Le rendement maximal de la conversion du Fe et du Cr était de 38% à 1050°C, après une durée de réaction de trois heures, en utilisant un excès de 75% de rebuts de magnésium. On a effectué une étude cinétique, ajustant les données expérimentales aux modèles cinétiques disponibles, où les données étaient ajustées au modèle de réaction chimique, spécialement au début de la réaction. On a confirmé une seconde étape de réaction, après ajustement des données expérimentales au modèle de diffusion de Jander. Pour le modèle de la réaction chimique, la constante cinétique et l'énergie d'activation étaient de 0.32 h −1 et de 60.12 kJ mol −1 , respectivement. Pour le modèle de diffusion, la constante cinétique était de 0.20 h −1 et l'énergie d'activation, de 47.04 kJ mol −1 .

A Kinetic Study on the Preparation of Al-Mn Alloys by Aluminothermic Reduction of Mn3O4 and MnO Powders

“…A critical factor is the effect of the initial concentration of Mg in the liquid alloy on the dissolution of solid particles of Mn oxides due to the tense-active nature of this element in molten aluminum. This leads to an improved wettability between the solid reagent and the molten metal, thus increasing the kinetics of the reactions at the solid-liquid interface [27][28][29][30].…”

A Decarbonization Approach for FeCr Production

“…Under these conditions, FeCr was located in the center of the reduced particles, surrounded by layers of MgO, with traces of MgAl 2 O 4 , AlN, and FeAl 2 O 4 , which limited the diffusion of magnesium or aluminum inside of the chromite particles, causing incomplete reduction. [ 21 ].…”