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Optimization of the Iron Ore Direct Reduction Process through Multiscale Process Modeling

机译：通过多尺度过程建模优化铁矿石直接还原工艺

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Iron ore direct reduction is an attractive alternative steelmaking process in the context of greenhouse gas mitigation. To simulate the process and explore possible optimization, we developed a systemic, multiscale process model. The reduction of the iron ore pellets is described using a specific grain model, reflecting the transformations from hematite to iron. The shaft furnace is modeled as a set of interconnected one-dimensional zones into which the principal chemical reactions (3-step reduction, methane reforming, Boudouard and water gas shift) are accounted for with their kinetics. The previous models are finally integrated in a global, plant-scale, model using the Aspen Plus software. The reformer, scrubber, and heat exchanger are included. Results at the shaft furnace scale enlighten the role of the different zones according to the physico-chemical phenomena occurring. At the plant scale, we demonstrate the capabilities of the model to investigate new operating conditions leading to lower CO2 emissions.
机译：在减少温室气体的背景下，铁矿石直接还原是一种有吸引力的替代炼钢工艺。为了模拟过程并探索可能的优化，我们开发了系统的多尺度过程模型。使用特定的颗粒模型描述了铁矿石球团的还原，反映了从赤铁矿到铁的转变。竖炉被建模为一组相互连接的一维区域，在该区域中，主要的化学反应（三步还原，甲烷重整，布杜亚德和水煤气变换）是由其动力学决定的。最终，使用Aspen Plus软件将先前的模型集成到全球工厂规模的模型中。包括重整器，洗涤塔和热交换器。竖炉规模的结果根据所发生的物理化学现象启发了不同区域的作用。在工厂规模上，我们展示了该模型研究新运营条件以降低CO2排放量的能力。

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