多孔铁矿石球团还原的研究

本文实验观察了多孔铁矿石球团的还原行为。采用等温未反应收缩核模型的混合控制方程处理不同孔隙度球团的逐段还原试验结果,得出了反应速度常数和有效扩散系数与孔隙度的函数关系。由此,推测出还原气体扩散通过球团的机理。针对高孔隙度球团还原所具有的区域反应特征,本文建立了多级区域反应模型,说明了考虑固相结构变化的重要性。     

链篦机—回转窑球团氧化脱硫动力学模型

以链篦机—回转窑工艺生产中球团硫含量为基础,分析比较硫含量在各段的变化规律,依据单界面未反应核模型对球团氧化焙烧过程中的脱硫反应进行动力学分析,确定了脱硫反应的限制性环节并明确了脱硫反应机理,有助于在实际生产中控制脱硫反应的动力学条件,获得优质低硫球团矿。结果表明:球团氧化焙烧过程中脱硫反应的限制性环节是气体在多孔Fe2O3产物层内的扩散,其内扩散表观活能为39.673k J·mol-1,脱硫反应主要受动力学条件控制,提高焙烧温度、缩小球团粒度、增加球团气孔率均有利于硫的氧化脱除。     

含铁黏结剂对磁铁矿球团氧化动力学的影响

通过改变磁铁矿球团中含铁黏结剂的配比(0%、4%和8%),进行了球团氧化的动力学研究。首先利用TG-DTG-DSC分析确定了磁铁矿粉氧化的温度范围为240.1～1 029.7℃,其后在温度400～1 000℃和时间0～15 min内对球团进行了等温氧化动力学试验。根据反应过程中球团FeO含量随氧化时间的变化数据,分析了球团氧化度的变化规律以及含铁黏结剂对球团氧化度的影响。分别采用0级、1级和2级基元反应级数的f(C)-t图(C为质量分数,t为时间)对试验数据进行了拟合。结果表明,球团氧化反应符合1级反应的动力学规律,并确定了不同含铁黏结剂配比条件下反应的速率常数k。最后根据未反应核收缩模型和Arrhenius方程计算了反应的活化能,并判断了反应的限制性环节。研究显示,在低温段(400～700℃),含铁黏结剂配比为0%、4%和8%时,氧化反应的活化能依次为23.40、20.83、20.73 kJ/mol,表明含铁黏结剂可以加速球团的氧化进程,原因在于黏结剂结晶水的析出增加了球团内部的孔隙率,使气体O₂与磁铁矿的接触更加充分,球团氧化速率更快;但含铁黏结剂配比由4%增...     

等温固定床多球团还原模型

针对单个球团未反应核模型在研究多球反应体系中存在的局限性,首先基于单球团未反应核动力学模型,构建了等温固定床中多球体系下球团矿还原模型;然后通过引入无因次变量,得到方程的解析解,并且采用特征线法进行求解得到了方程的数值解;最后在中温管式炉中设计了等温固定床球团矿还原试验.实验结果与模型计算值有较好的吻合.      

杭钢含硫镁磁铁精矿球团氧化动力学研究

本文研究了杭钢用含硫镁磁铁精矿制造的球团在空气中氧化的动力学特性;用单界面未反应核心模型,探讨了球团的氧化机理;最后推荐了适于不同类型球团的最佳氧化基本工艺参数。     

红格含铬钒钛磁铁矿球团矿物学和等温氧化动力学

研究了红格钒钛磁铁矿(HCVTM)球团等温氧化动力学及其矿物学特征. 在不同的温度(1073~1373 K)和不同的时间(10~60 min)范围内,对HCVTM球团矿进行了等温氧化动力学实验. 首先分析了球团在不同温度和时间下的微观结构和矿物组成规律. 然后根据定义的氧化率,计算和分析了氧化率及其变化规律,以及矿相结构对氧化率的影响. 最后结合缩核模型、修正的氧化率函数和阿伦尼乌斯公式,计算了反应速度常数、修正系数和反应活化能,并判断了反应限制性环节. 研究表明:随温度的提高,低熔点液相增加,赤铁矿晶粒的生成、长大和再结晶,形成连续的黏结相,空隙数量减少. 随时间的增加,生成的液相促进了赤铁矿晶粒间的黏结和长大,但是晶粒间硅酸盐相和钙钛矿类物相恶化了球团结构. 同时,钙钛矿和铁板钛矿相生成. HCVTM球团矿空隙数量的减少和黏结相的生成,表现在氧化速率随时间增加而减慢. HCVTM球团氧化反应主要受扩散控制,球团氧化前期的反应活化能为13.74 kJ·mol-1,氧化后期的活化能为3.58 kJ·mol-1,氧化率函数的修正参数u₂=0.03.      

磁铁矿球团等温氧化反应建模与数值模拟

针对磁铁矿球团在链箅机预热段中的氧化程度难以直接测量的难题,采用基于CFD、多孔介质传质、传热理论和未反应收缩核模型相结合的方法建立磁铁矿球团氧化反应模型,仿真得到球团表面及内部的氧化反应速率分布、生成物质量分数分布以及O_2在球团内部的扩散情况,对不同预热温度、不同球团直径的氧化率及氧化速率进行数值模拟。结果表明:在单向流的作用下,O_2从球团顶部的接触面逐渐向湍流尾部进行扩散,在球团内部呈现缩核模型现象;生成物质量分数分布呈现非均匀性;预热温度对氧化率影响显著,在973 K和1 273 K温度工况下预热14 min,球团的氧化程度分别为67.6%和99.8%;氧化速率随氧化时间的延长而逐渐降低并趋于稳定;球团直径越大,氧化效果越差,获得的最佳球团直径范围为8～12 mm。研究计算结果与文献中的实验测量结果一致,其可用于预测球团预热过程的氧化率计算并优化相关工艺参数。     

钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的动力学

采用等温还原试验并结合热力学反应数据,对钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原反应进行了分析.以还原反应发生10min为边界点,将反应过程分为前期和后期两个阶段,建立了还原过程的动力学模型.结果表明,钒钛铁精矿内配碳球团直接还原的还原度随反应温度的升高而增大.温度越高,球团在反应前期还原度的增加速率越大,达到的最终还原度越...     

铁橄榄石的氧化动力学研究

采用热重法研究了700～800℃条件下,铁橄榄石的氧化过程.根据重量的变化,铁橄榄石的氧化分为四个阶段:反应孕育期、迅速反应期、缓慢反应期、反应平衡期.随着氧化温度的升高,瞬时反应速率增加,宏观氧化率X增大.根据铁橄榄石颗粒的特点,确定其动力学模型属于带圆孔的收缩性未反应核模型.铁橄榄石刚开始氧化时是化学反应控制,生成较薄一层氧化层后受化学反应与内扩散同时控制,氧化层较厚时则受内扩散单独控制.     

从氧化锌烟尘中加压浸出铟的动力学

研究了从氧化锌烟尘中加压浸出铟的动力学,考察了温度、初始硫酸浓度、压力对铟浸出率的影响。结果表明,反应符合未反应核收缩模型,浸出反应活化能为14.7kJ/mol,表观反应级数为0.539 95,可以判断铟浸出过程为混合控制。     

铁矿石等温气固还原动力学研究

将未反应核模型拓展应用于烧结矿气相还原,采用四阶龙格库塔法通过编制程序求解混合控制方程.通过数值计算与实验数据的对比,证明烧结矿的气固还原过程和球团矿一样可以用未反应核模型来描述.烧结矿形状不规则,不具有明确的半径,通过与前人研究的比较,本文摒弃了传统处理中的平均半径选取,利用数据分析得到了适用于烧结矿的等效半径,解决了烧结矿应用未反应核模型时的半径选取问题,为铁矿气固还原动力学的研究提供了新的参考.     

两种还原气条件下球团矿竖炉还原过程的动力学研究

应用未反应核模型研究了两种还原气条件下球团矿竖炉直接还原过程的动力学行为。结果表明 ,在氢碳比等于 0 8和 1 6的还原气条件下 ,球团在BL法竖炉还原的动力学条件相同 ,这两种还原气均适宜于BL法竖炉直接还原工艺     

氧化过程对钛磁铁精矿球团焙烧固结的影响

本文主要论述攀枝花钛磁铁精矿球团焙烧固结过程与生球氧化的关系。研究工作是在φ300×900毫米间歇式回转窑中进行的。试验研究表明:攀枝花铁精矿球团的氧化与球团高温焙烧固结机理有着密切的关系。生球氧化不充分,由于球核未氧化的磁铁矿的再结晶,与球团表层氧化生成的赤铁矿再结晶的不同结构产生环状同心裂纹,使球团的抗压强度低于100公斤/个。保证生球完全氧化,然后靠着赤铁矿在高温条件下(1250～1280℃)的再结     

煤干馏反应动力学的2种研究方法比较

为了深入了解COREX块煤在高温下的裂解机理,对所用块煤进行了不同温度下的高温干馏试验,确定不同温度下块煤焦油析出规律,之后分别采用混合模型法和分段法研究其干馏过程反应动力学,计算了相应的活化能和其他动力学参数.结果表明:混合模型法拟合得到3个阶段反应级数n分别为0.5、0.8、1.0,且活化能随着温度升高而增加,但由于该方法放弃反应模型物理意义,得到的只是表观活化能.分段法则根据煤干馏不同过程,确定了反应过程的机理分别为非等温收缩核、一级热解反应和分子扩散的反Jander模型,3个反应阶段的活化能分别为27.82、63.41、84.04 kJ/mol,间接地反映出块煤的裂解动力学特性,同时可为COREX熔融气化炉的数值模拟提供动力学参数.     

氧化钕和氧化镨钕在大气中的吸水特性研究

研究了氧化钕和氧化镨钕的吸水特性及吸水稳定后物质的结构与形态表征,通过增重试验及增重稳定后物质的X射线衍射试验,讨论了氧化钕和氧化镨钕吸水的一般动力学过程,并分析了影响吸水速率的因素。研究表明,氧化钕和氧化镨钕的吸水过程为未反应核模型,Lageren准一级、HO准二级动力学方程仅能对其诱导期之后的某个阶段拟合较好。氧化镨钕明显异于氧化钕,吸水产物孔隙率减小,吸一定水后出现类似"饱和"的现象。     

高硅氧化铅锌矿加压酸浸中锌的浸出动力学

探讨了高硅氧化铅锌矿加压酸浸中锌的浸出反应动力学。考察了温度、硫酸浓度、搅拌速度、压力对锌浸出的影响。结果表明:氧化铅锌矿加压酸浸过程遵循未反应核缩减模型,浸出过程属于固体膜层扩散控制,表观反应级数为1.09,在试验选取的温度范围内,浸出的扩散活化能14.3kJ/mol。     

废塑料-无烟煤混合还原剂球团还原动力学

废塑料污染日益严重,处理困难。为实现热塑性薄膜废塑料的资源化利用,本文将废塑料与无烟煤混合,通过低温热处理粒化制得铁矿含碳球团直接还原用混合还原剂;并进行1 050、1 100、1 150、1 200℃下混合还原剂和无烟煤两种球团的还原试验,对比两种还原剂球团在不同温度下还原行为的差异;进一步利用动力学模型分析两种还原球团的控速环节,并计算出还原反应活化能。结果表明:温度对两种还原剂球团的还原行为影响显著,温度与还原度呈正相关;在同一温度下,混合还原剂球团能提前到达铁矿粉的还原终点;两种还原剂球团的控速环节均为碳的气化反应控速;混合还原剂-铁矿粉球团的活化能为287.91 kJ/mol,小于无烟煤-铁矿粉球团的活化能(308.98 kJ/mol),证明混合还原剂可有效降低含碳球团的还原难度。     

攀枝花球团矿气体还原动力学的初步研究

攀枝花球团矿由于物质组成和结构的特殊性,其还原动力学特点跟普通矿有所不同。我们用攀枝花球团矿作了一系列气体还原实验,其中包括改变气体流量、还原温度、还原气成分和球团粒度等因素对还原速度的影响。在定温条件下,测定了球团最终还原度与还原气氧化度的关系。得出了相应的动力学曲线和方程式。用未反应核心模型初步分析了影响攀枝花球团还原速度的主要因素。在此基础上提出了攀枝花球团矿竖炉还原选择工艺参数的一些建议。     

磁铁矿球团氧化过程动力学

采用热重分析实验技术,在O_2—N_2混合气流中,700～1200℃范围内研究了磁铁矿球团氧化过程动力学。实验发现在1100℃以下各温度反应时,氧化度X在较短时间内达到各自的某一临界值X_C后,氧化速度大为降低,X(t)趋近于饱和值。X_C值随温度的升高而增大,在1100℃以上,X_C趋近于1,于是提出了两段扩散控制的氧化过程动力学模型,得到了两段中的动力学参数的阿仑尼乌斯表达式及X_C温度间的经验关系式。应用本动力学模型模拟计算的结果与实测值取得了相当好的一致性。     

钛磁铁矿球团矿用H_2—CO气体还原的数学模型

本文提出了用H_2—CO混合气体还原球团矿的一界面未反应核数学模型;在试验条件下求出了对钛磁铁矿中性焙烧球团矿,用混合气体还原时模型中有关参数计算的经验公式。模型计算值与实验结果得到了满意的吻合。论文对球团矿的界面化学活化能,球团内扩散活化能,以及球团矿还原速率的控制环节进行了分析和讨论。