1000℃下焙烧低品位钡矿的实验研究

为了对低品位钡矿在1000℃下的热分解的无益组分进行水浸．采用热分解因素条件实验、DTA-TG热分析、XRD产物衍射分析及用动力学计算对四川万源庙子的低品位钡矿在1000℃下的热分解行为和各组分水浸规律及其机理进行研究。得出了四川万源庙子的低品位钡矿在1000℃下对钡富集的最佳焙烧条件是粒度为40-120目．焙烧温度为950℃，焙烧保温时间3小时。万源庙子低品位钡矿在700℃～1000℃的热分解变化规律是：在720℃～815℃白云石、钡白云石、部分钡解石分解．由成核与生长机制控制．动力学方程式为：-ln(1-a)=kt．在815℃～1000℃．白云石、钡白云石、钡解石延续第一阶段分解及白云石生成CaCO2和矿石中方解石的分解．并有小量碳酸钡、碳酸锶的分解．整个过程由三维扩散．3D(球对称)的机制控制．动力学方程式为：[1-(1-a)^1/3]=kt。     

氮气气氛下FeS对二水石膏热分解特性的影响

采用TG-DSC方法分析FeS做还原剂时化学纯石膏的热分解特性,并利用Coats-Redfern模型计算还原剂掺量不同时石膏分解的活化能值。为防止还原剂被氧化选择氮气作为载气流。结果表明,焦炭与石膏摩尔比从1∶2增加到2∶1时,石膏分解所需的活化能从327kJ/mol降低到210kJ/mol,起始温度从1350℃降到956℃;FeS与石膏的摩尔比从1∶22增加到3∶22时,石膏分解所需的活化能值从327kJ/mol降低到214 kJ/mol,起始分解温度从1350℃降低到998℃,同时生成的产物Fe2O3对石膏的分解有促进作用。     

细粒级菱镁矿热分解动力学机理研究

以细粒级菱镁矿(-0.074 mm)为原料,利用TG-DTG和TG-DSC热分析法对其进行非等温热分解动力学研究。结果表明：氩气气氛中,在升温速率10℃/min的条件下,细粒级菱镁矿开始分解温度为360℃,与理论值355℃接近;细粒级菱镁矿主要热分解温度范围是550~650℃,在676℃时有个最大吸热峰,此后菱镁矿分解吸收的热量逐渐减小,当煅烧温度达到720℃后,菱镁矿吸收的热量又不断增加,而在720℃后,菱镁矿的失重率没有变化,说明有明显的晶格转变在消耗能量。利用Freeman-Carroll的差减微分法对细粒级菱镁矿进行非等温热分解计算分析,得到细粒级菱镁矿的活化能E为76.989 kJ/mol,指前因子A为2.36×105,反应级数n为2/3,因此菱镁矿热分解过程属于三维相界反应模型（R3）。     

白云石热分解动力学机理探究

以白云石粉为原料，利用TG、DTG、DSC联用的方法对白云石进行非等温热分解动力学研究，并进行了物相分析。结果表明，在Ar气保护和升温速率10 ℃/min的条件下，白云石的热分解是分两步进行的，第一步(CO32的扩散为控制步骤)、第二步(CO2的逸出为控制步骤)开始分解的温度分别在470、700 ℃，与纯物质的理论值相差较大；白云石的分解温度范围主要在470~590 ℃、700~820 ℃，在800 ℃时有个最大的吸热峰，此后白云石热分解吸热逐渐减小，温度达到820 ℃时失重率达到最大值45.27%，也几乎不再吸热，说明没有晶格转变在消耗能量。利用Freeman-Carroll的差减微分法对白云石非等温热分解计算分析，得到活化能E分别约为62.488、73.880 kJ/mol，指前因子A分别约为14.360、 ，两阶段的反应级数n分别约为0.490、0.819，白云石热分解过程属于相界反应模型。     

添加剂对煤粉燃烧过程活化能变化规律的影响

采用热重法研究不同添加剂对煤粉燃烧性能的影响,通过积分法计算加入添加剂煤样的燃烧反应活化能,考察DTA曲线中燃烧放热峰的变化规律。结果表明,向煤中加入2%的MnO2,CaO和CeO2,燃烧放热温度由535 ℃降至480~490 ℃,活化能由98 kJ/mol降至70~80 kJ/mol;而加入等量的K2CO3,燃烧放热温度降至460~470 ℃,活化能降至50~60 kJ/mol。燃烧反应活化能E与燃烧放热峰对应温度T的变化趋势相一致,两者遵循玻尔兹曼方程E=106.22-323.37/\[1+exp(T/35.45-11.42)]。     

高温下神府煤焦/CO2气化反应动力学

在950~1 400 ℃,以神府煤为原料制备了各种慢速和快速热解焦,并对各种热解焦的CO2气化反应动力学进行了研究。研究结果表明：在高温范围内,修正体积模型对神府煤焦/CO2气化反应的模拟明显优于收缩未反应芯模型和随机孔模型;神府煤焦气化反应动力学从低温到高温存在一个偏折点,即低温区(950~1 150 ℃)属化学动力学控制,高温区(1 150~1 400 ℃)属扩散动力学控制。在950~1 150 ℃,神府慢速和快速热解煤焦的表观活化能范围分别为109.21~205.30 kJ/mol和86.88~116.90 kJ/mol;在1 150~1 400 ℃,分别为16.58~52.16 kJ/mol和14.00~32.91 kJ/mol;神府煤焦/CO2气化反应过程也存在动力学补偿效应。     

固阳褐铁矿脱水反应动力学研究

利用热分析TG-DTA技术和X射线衍射技术对固阳褐铁矿脱水过程反应机制进行了研究。结合不同动力学机理模型对热分析数据进行了处理及相关性分析,确定了褐铁矿的脱水反应机制,采用Coat-Redfern积分法计算了脱水反应动力学参数。结果表明:固阳褐铁矿脱水反应过程分为两个阶段,第一阶段:140~320℃,失重率为4.78%,反应活化能E=28.54 kJ/mol,反应机理符合Avrami-Erofeev方程,为随机成核和随后生长的一级化学反应;第二阶段:320~465℃,失重率为3.84%,反应活化能E=61.92 kJ/mol,反应机理符合二级反应函数,为化学反应控制。XRD结果表明,随着温度的不断升高,褐铁矿在200℃时发生了物相转变,针铁矿的衍射峰不断减弱、消失,而赤铁矿的衍射峰逐渐增强,矿相变纯。      

黄钾铵铁矾的热分解过程及其产物

考察黄钾铵铁矾对硫酸盐体系中锌、铟的吸附性能.在铁、锌、铟共存的硫酸盐体系中采用黄钾铵铁矾法除铁,得到了含锌、铟的黄钾铵铁矾,通过TG/DTA和XRD对黄钾铵铁矾及其热分解产物进行表征.结果表明,黄钾铵铁矾对锌铟有一定吸附作用,当98.5%的铁形成黄钾铵铁矾沉淀时,锌铟的共沉淀率分别为0.53%和98.9%.黄钾铵铁矾在217～900℃间有二个明显的分解发生,不同温度下所得产物具有不同的晶型及组成.第一步和第二步的热分解活化能、频率因子(1nA)和热分解机理函数[g(α)]分别为175.0kJ/mol,26.0,α2和224.0kJ/mol,23.3和[1-(1-α)1/3]2.     

微波焙烧黄铁矿热分解动力学研究

黄铁矿在常规焙烧方式下热分解机理属于未反应缩合模型,利用实验室微波发生设备,在微波辐射下,对粒度为-0.074mm的黄铁矿进行温度分别为600℃、650℃、700℃的恒温焙烧试验,研究了氩气焙烧气氛中黄铁矿纯矿物热分解的动力学机理,采用未反应缩核模型和均相反应模型对试验结果进行模拟。模拟结果表明微波辐射下黄铁矿热分解反应机理属于均相反应动力学模型,其机理函数方程为dx/dt=k(1-x),与常规焙烧方式相比,微波焙烧黄铁矿热分解反应的活化能降低了148.65kJ/mol,有利于黄铁矿热分解反应的进行。     

抚顺东露天矿合理开采的可行性研究

东露天矿开发是抚顺矿业集团有限责任公司转产的龙头项目,从充分利用资源和获取最大的经济效益出发,同时开采油母页岩富矿和煤炭2种有益矿物,并在2012年以后实现富矿生产能力1 190万t/a,煤炭60万t/a。为确保老虎台矿安全生产,在该矿停产闭井之前,东露天矿E6600以西的煤炭和油页岩贫矿不开采。本文就合理开采方案作简单的可行性研究。     

铁矾渣热分解过程研究

采用DSC-TG和XRD分析方法对铁矾渣热分解过程进行了研究。结果表明: 铁矾渣的热分解包括脱水、脱氨、氧化和晶型转变等复杂步骤; 经750 ℃焙烧, 铁矾渣呈红棕色, 最终产物主要为ZnFe₂O₄和Fe₂O₃; 基于Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法得到铁矾渣在350～450 ℃和630～720 ℃温度区间热分解反应的活化能分别约为260和230 kJ/mol, 频率因子分别为3.07×10¹⁹和1.29×10¹²。     

钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系提钾添加剂的实验研究

研究了不同温度下氯化钙、硫酸钠对钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系[n(microcline)∶n(CaSO4)∶n(CaCO3)=1∶1∶14]钾熔出率的影响,并进一步研究了加入硫酸钠时的热分解反应动力学。结果表明:硫酸钠可有效地促进钾长石的热分解,当其添加量为2.91%时,反应温度可降为1050℃,表观活化能可降为87.71kJ/mol;在950℃、1050℃时,钾长石释钾主要机理是离子交换;在1150℃时,钾长石释钾机理主要是阴离子吸附。     

高镁贫镍红土矿碳还原动力学

首先由多重升温速率热重实验获得样品质量随温度的变化关系,并计算出碳热还原反应转化率及反应速率,随后采用热分析动力学微分法(Kissinger)和积分法(Flynn-Wall-Ozawa)分析还原过程动力学参数,最终明确了高镁贫镍红土矿碳还原过程反应动力学特征。结果表明,碳热反应过程分为两步:第一步在500～800℃,对应金属氧化物与固相还原剂的反应,生成磁性铁、镍和CO,对应反应表观活化能为260.4kJ/mol;第二步在为800℃至反应结束,主要是CO与磁性铁反应生成FeO,FeO、NiO与CO反应生成镍铁合金,以及CO_2和C发生布多尔反应生成CO,对应活化能为191.2kJ/mol。由此证实了高镁贫镍红土矿碳热还原多步反应的动力学特征。     

酸溶性钛渣制取钛白的酸解动力学

研究了钛白制备过程中TiO2渣与H2SO4反应的动力学过程。在75℃、85℃和95℃下分别将浓硫酸与酸溶性钛渣进行酸解,测定液相中的钛含量,结果表明:酸解动力学过程属于收缩未反应芯模型;当H2SO4浓度为90%,渣中TiO2含量为76.76%时,酸解反应活化能E0=62.25kJ/mol,频率因子k0=6.2×103。     

D201×4树脂吸附钼(Ⅵ)的性能及机理

在pH=3.7的HAc-NaAc缓冲体系中,D201×4树脂对钼(Ⅵ)的静态饱和吸附容量为631mg/g.树脂,用4.0mol/LNaOH能定量解吸。测得表观吸附速率常数k298=6.25×10-5s-1。树脂吸附钼(Ⅵ)的行为遵守Freundlich方程。298K时测得吸附反应热效应ΔH=25.5kJ/mol,表观吸附活化能Ea=19.1kJ/mol。树脂功能基RN+(CH3)3Cl-与Mo(Ⅵ)的摩尔比约为1∶2。     

加硫焙烧黄铜矿的溶浸过程及其动力学分析

从动力学因素分析黄铜矿加硫焙烧焙砂的浸出过程。结果表明,CuS浸出过程动力学符合Arrhenius经验式,反应活化能Ea=12.145kJ/mol,频率因子A=2.51,表面扩散速度为浸出过程的控制环节。反应速率与[Cl-]呈平方关系。浸出过程的动力学方程式为da/dt=AmCuCl2×e-Ea/RT×[Cl-]2。当浸出过程中没有过量的氯离子(Cl-)时,最慢的环节是Cu2Cl2的溶解。浸出反应分CuS(s)+CuCl2(l)→Cu2Cl2(难溶)+S0(s)和Cu2Cl2+2Cl-→2CuCl2-两步。第一步比较慢,第二步则较快。CuCl2-生成自由能-243.3kJ/mol,热力学趋势较大,溶解速度也快。     

元堡长焰煤煤焦-二氧化碳气化特性研究

为考察元堡长焰煤煤焦的二氧化碳气化反应特性,采用自制的大剂量热天平,运用等温热重技术,在温度800~1 100℃内,进行了块状煤焦-CO2气化试验。结果表明,在1 000℃以下,温度对反应速率影响较小,反应开始时气化速率较低,随时间延长呈现先升高后降低的趋势,但变化幅度较小;温度超过1 000℃后,气化速率随温度变化明显,且在反应初期即达到最大值,随后反应速率逐渐降低。采用混合反应模型对试验数据进行处理,求得元堡煤焦-CO2气化反应活化能为96.8 kJ/mol,采用等转化率法计算得到气化反应活化能为84.3~117.5 kJ/mol,两者的计算结果基本相符,初步证明元堡煤焦-CO2气化反应动力学模型符合混合反应模型。     

3004铝合金的动态应变时效现象

选取5.56×10-5s-1,2.78×10-4s-1,5.56×10-4s-1,5.56×10-3s-1四个常用应变速率,在223~773K间隔25℃,以各应变速率对3004铝合金进行系列拉伸试验,探索其中的DSA宏观现象及规律。结果表明,在给定的应变速率下,DSA仅发生在一定的温区。在该温区内,流变应力随温度升高基本保持不变,加工硬化速率出现极大值,应变速率敏感性出现负值。计算得出低温下激活能为48.8 kJ/mol,表明3004铝合金中的动态应变时效是Mg溶质原子气团与位错交互作用的结果。     

煤直接液化残渣与褐煤共热解动力学研究

为了解决煤炭液化残渣在热解过程中软化熔融并剧烈膨胀导致难以利用的问题,在温度范围为30 ～900℃,升温速率分别为10、20、30、40℃/min的情况下,借助热重分析仪对煤直接液化残渣与褐煤进行程序升温共热解试验,采用Doyle法分析共热解动力学,将动力学结果与共热解协同作用进行关联.结果表明:共热解过程可用3个串联的一级反应描述,温度区间分别为200 ～310、310～470、470～900℃,其中310 ～470℃对应共热解反应的活泼分解阶段,反应活化能(40 ～ 50 kJ/mol)远大于低、高温反应活化能(10 ～20 kJ/mol).液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,增大了热解失重率,使共热解反应在300 ～550℃表现出正协同作用.     

从铜阳极泥分锑富集物中浸出锑的机理研究

针对铜阳极泥中难处理的分锑富集物,提出了Na2S-NaOH联合法一步浸出,使Sb大部分被浸出。在Na_2S浓度为165 g/L、NaOH浓度为30 g/L、液固比为5∶1、温度为85℃、反应时间1.5 h的条件下,锑的浸出率达到96.13%、渣率为30.75%。其活化能(E)为47.86 kJ/mol,反应过程为化学反应控制。