使用非等溫和等溫熱重分析在空氣中研究了高達800°C的超細金屬鐵粉對赤鐵礦的氧化動力學。通過導線的電爆炸制備平均粒徑為90、200和350 nm的粉末。觀察到,鐵粉的反應性隨粉末粒徑的減小而增加。
實驗曲線清楚地表明了氧化的多步驟過程,因此進行了基于多元非線性回歸的模型擬合動力學分析。復雜的反應用三步反應方案來描述,該方案由兩個同時的反應步驟和一個平行的反應步驟組成。
使用市售的鐵粉通過高效研磨程序制備超細反應性鐵粉。發現研磨的鐵材料對氧氣具有非常高的親和力?;罨姆勰┰诜浅睾偷臈l件下反應,甚至在氬氣中也有微量的氧氣。通過減少稀釋的氫氣流,可以很容易地將失活的鐵材料重新活化。
激活發生在溫和的條件下,鐵反應性粉末的吸附活性在幾個吸附-解吸循環中基本沒有變化。鐵粉的特征是在-196°C下通過氮吸附測量的表面積。在氬氣流系統中確定氧氣容量。此處描述的過程可以擴大規模以用于工業用途。