Über die Reduktion von Wüstit, Magnetit und Eisen-Mangan-Mischoxyden
Hans-Jürgen Engell
Die Bedeutung der rationellen Reduktion der Eisenerze führte zu zahlreichen Unter suchungen auf diesem Gebiete. Dabei wurden die physikalischen und chemischen Eigen schaften der Eisenoxyde und deren thermodynamisches Verhalten weitgehend geklärt. Die Zustandsdiagramme der Systeme Eisen-Sauerstoff, Eisen-Sauerstoff-Wasserstoff und Eisen-Sauerstoff-Kohlenstoff sind hinreichend bekannt. Dagegen sind die erst später einsetzenden Untersuchungen über die Kinetik der Eisenoxydreduktion bis heute nicht abgeschlossen. Die in der Literatur erschienenen Arbeiten zeigen, daß die Reduktionsvorgänge vielseitig beeinflußbar sind. Neben der Geschwindigkeit der chemischen Reaktion an der Phasen grenze Gas/Oxyd, die von der Temperatur, den Partialdrücken der Gaskomponenten und von der Größe der Reaktionsfläche abhängt, spielen die Transportvorgänge in der Gasphase und im Festkörper eine wesentliche Rolle. Die Struktur des sich auf dem Oxyd ausbildenden Reduktionsproduktes hat somit entscheidenden Einfluß auf die Abbau geschwindigkeit des Sauerstoffes. Bildet sich an der Oxydoberfläche eine poröse Schicht des Abbauproduktes aus, so kann die Phasengrenzreaktion bis zu hohen Reduktions graden die Abbaugeschwindigkeit bestimmen. Der Einfluß der Gasdiffusion durch die Poren macht sich erst bei hinreichend dicken Schichten bemerkbar. Bildet sich dagegen eine dichte, das gesamte Oxyd abdeckende Schicht aus, so kann die Festkörperdiffusion geschwindigkeitsbestimmend werden. Die technisch verhütteten Eisenerze sind keine reinen Eisenoxyde, sondern Misch kristalle, Verbindungen oder Gemische mehrerer Oxyde. Während die Gleichgewichte für viele Oxyd-Mischkristalle und binäre Oxydverbindungen bereits untersucht wurden, ist über den Ablauf der Reduktion dieser Stoffe noch wenig bekannt.
