鉄鉱石ペレットの水素還元：環境圧X線光電子分光法を用いた表面研究

環境圧X線光電子分光法（APXPS）を利用して、この研究は直接還元（DRI）および高炉（BF）ペレットにおける鉄酸化物の還元挙動を調査します。650 °CでH2、CO、及びH2–CO混合物を還元剤として使用します。この調査の目的は、時間の経過に伴う還元速度の変化と異なる条件下での変化を明らかにすることです。また、時間の関数としてX線光電子ピーク強度の変化を可視化するために輪郭プロットを生成します。さらに、Fe–O–CおよびFe–O–Hシステムに基づく相安定性図が還元挙動の理解を深めるために使用されます。結果として、ガス流速の増加がガス拡散の促進により還元速度を顕著に加速することが明らかになり、圧力の上昇がウステライトの金属鉄への還元を促進しました。特に、DRIペレットは水素で約90％の金属化度還元を達成しますが、還元ガスに一酸化炭素を導入するとDRIペレットの還元が妨げられました。BFペレットの還元の場合、H2–CO（50:50）を用いて約20％の金属化度が観察されましたが、次いで還元鉄がウステライトおよびマグネタイトに再酸化されました。さらなる調査により、特に表面の多孔性内でH2OとCO2の部分圧が顕著に増加したことが、この再酸化現象の根本的な原因であることが特定されました。