پویان پاک نهاد - دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
مسعود عسکری - استادیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.

در پژوهش حاضر با استفاده از نتایج آزمون­های افت درجه فلزی محصولات آهن اسفنجی سرد (CDRI)، بریکت داغ آهن اسفنجی (HBI) و بریکت سرد آهن و کربن (CBIC) و به­کارگیری روش­ طراحی آزمایش­ها، به مدل­سازی رفتار اکسیداسیون آنها در شرایط محیطی پرداخته شد. همچنین آزمون­های اکسیداسیون ۳ ماهه محصولات CDRI و CBIC در محیط با دماهای ۲۵، ۶۵ و °C۱۱۰ و رطوبت­های نسبی ۳۰ و ۹۰ درصد انجام شد تا سینتیک و مکانیزم­های کنترل­کننده اکسیداسیون این محصولات مورد بررسی قرار گیرد. نتایج بدست آمده نشان داد که افزایش دمای محیط از ۲۵ به °C۶۵ باعث ۲ تا ۵/۲ برابر شدن سرعت افت درجه فلزی محصولات خانواده آهن اسفنجی (DRI) می­گردد در حالی که افزایش دمای محیط به °C۱۱۰، نرخ افت درجه فلزی را ۳ تا ۴ برابر محیط با دمای °C۲۵ خواهد نمود. تغییر قابل توجه شیب نمودارهای اکسیداسیون محصولات خانواده DRI با گذشت زمان نشان­دهنده دو مرحله­ای بودن اکسیداسیون و تغییر در مکانیزم کنترل­کننده این فرآیند می­باشد. همچنین افزایش دمای محیط باعث تسریع در تغییر مکانیزم کنترل­کننده اکسیداسیون محصولات گردیده است که به سینتیک بالاتر واکنش­های اکسیداسیون در دماهای بالاتر و تسریع در تشکیل محصولات اکسیداسیون و انسداد تخلخل­های نزدیک به سطح نسبت داده می­شود. انرژی اکتیواسیون اکسیداسیون مرحله اول محصولات خانواده DRI در محدوده KJ/mole ۱۳۸-۱۰۵ قرار دارد که بیانگر کنترل فرآیند توسط مخلوط دو عامل نفوذ و انجام واکنش شیمیایی است. اما انرژی اکتیواسیون به مراتب پایین­تر مرحله دوم (KJ/mole ۴۲-۳۰) حاکی از این واقعیت است که نفوذ تنها عامل کنترل­کننده فرآیند اکسیداسیون در این مرحله است.

بریکت سرد آهن و کربن, مدل سازی اکسیداسیون, سینتیک اکسیداسیون, انرژی اکتیواسیون