Über die Reduktion von Wüstit, Magnetit und Eisen-Mangan-Mischoxyden

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Die rationelle Reduktion der Eisenerze hat zu umfassenden Untersuchungen geführt, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Eisenoxide sowie deren thermodynamisches Verhalten weitgehend klären konnten. Die Zustandsdiagramme der Systeme Eisen-Sauerstoff, Eisen-Sauerstoff-Wasserstoff und Eisen-Sauerstoff-Kohlenstoff sind gut dokumentiert. Im Gegensatz dazu sind die späteren Studien zur Kinetik der Eisenoxidreduktion noch nicht abgeschlossen. Die vorhandene Literatur zeigt, dass die Reduktionsvorgänge von vielen Faktoren beeinflusst werden. Die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion an der Phasengrenze Gas/Oxid hängt von Temperatur, Partialdrücken der Gaskomponenten und der Größe der Reaktionsfläche ab. Zudem spielen die Transportvorgänge in der Gasphase und im Festkörper eine entscheidende Rolle. Die Struktur des Reduktionsprodukts, das sich auf dem Oxid bildet, beeinflusst die Abbaugeschwindigkeit des Sauerstoffs erheblich. Eine poröse Schicht des Abbauprodukts an der Oxidoberfläche kann die Abbaugeschwindigkeit bis zu hohen Reduktionsgraden bestimmen, während eine dichte Schicht die Festkörperdiffusion als geschwindigkeitsbestimmend macht. Technisch verhüttete Eisenerze sind keine reinen Eisenoxide, sondern Mischkristalle oder Verbindungen mehrerer Oxide. Während viele Gleichgewichte für Oxid-Mischkristalle untersucht wurden, ist der Ablauf der Reduktion dieser Stoffe noch wenig erforscht.