浅析Fick定律描述CO+H2混合气体还原铁矿物内扩散环节的偏差

针对铁矿物的气固还原,钢铁冶金领域内主要采用未反应核模型对其进行研究.目前即使考虑还原剂为CO+H_2混合气体,也就是CO-CO_2-H_2-H_2O四元体系参与扩散的情况,未反应核模型中对内扩散环节的描述仍以仅严格适用于二组元扩散体系的Fick定律为主.因此,本文以精确描述复杂多组元体系传质过程的Maxwell-Stefan关系式为基础,首先建立与其耦合的铁矿物气固还原单界面未反应核模型,并开发相关数值算法.然后,通过比较相同条件下基于Fick定律未反应核模型(Fick模型)和基于Maxwell-Stefan关系式未反应核模型(M-S模型)的计算结果,探讨采用Fick定律描述多组元气体内扩散相对于采用Maxwell-Stefan关系式描述多组元气体内扩散的偏差.研究结果表明,相比于M-S模型,Fick模型计算的CO还原速率偏小,H_2还原速率偏大,总还原速率偏大,并且这些偏差随矿石还原度的提高和固体产物层结构参数的减小而增大.对某一组元(CO或H_2)的还原速率而言,Fick模型的计算偏差随该组元含量的增加而减小.对总还原速率而言,各组元含量越接近,Fick模型的计算偏差越大.与之相反,各组元含量差异越大,Fick模型的计算偏差越小.     

首钢烧结矿还原动力学

采用热重法在1173~1373 K、全CO气氛条件下,对首钢烧结矿进行还原动力学实验,确定了还原反应的表观活化能,进而推断在还原反应的前期烧结矿还原速率均由界面反应控制,还原反应后期的控制环节为固相扩散.分别由未反应核模型和固相反应动力学模型,分段给出不同温度下控制环节突变的时间点;通过动力学公式计算,得出不同温度下的反应速率常数和固相扩散系数.利用光学显微镜观察了烧结矿在各还原阶段的微观形貌,验证了烧结矿还原动力学的机理,同时也证明了扩散控制阶段使用体积缩小的未反应核模型与实际情况是吻合的.      

基于基元反应动力学观点的CO／H2／N2燃气高温低氧燃烧的数值模拟

应用FLUENT软件,采用k-ε模型对CO/H2/N2的湍流高温低氧燃烧进行模拟,得到不同空气预热温度下温度场、流场、组分分布特性及变化规律.针对模拟结果,从自由基基元反应动力学理论出发,采用详细的化学反应模型,结合Kintecus化学计算软件进行煤气高温低氧燃烧的数值模拟,得出火焰温度、各种自由基浓度、NOx浓度等变化规律.结合两方面分析结果找出变化规律,为实际燃烧中污染物的有效控制提供理论依据.     

石灰碳酸化动力学研究

通过实验和采用未反应核模型的数值计算,对石灰碳酸化反应的动力学进行研究。结果表明,CO2气体的传输是反应速度的限制环节;石灰碳酸化反应的活化能为83.15 kJ/mol。     

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。     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K范围内,不同比例CO2-CO混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随CO2/CO体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8)k J·mol-1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

分段尝试法研究半焦/CO2气化反应过程动力学

为了深入了解半焦与CO₂的气化反应过程动力学,本文通过不同升温速率下的非等温实验,确定在不同阶段下富鼎半焦与CO₂的气化机理.采用分段尝试法研究富鼎半焦与CO₂气化反应过程动力学,确定反应过程前期与后期的机理函数分别为f(α)=(1-α)[1-ψln(1-α)]1/2和f(α)=(3/2)[(1-α)-1/3-1]-1,从而建立相应动力学模型,计算反应过程不同阶段的动力学参数.通过对不同阶段的动力学模型进行数据拟合,实验数据与模型吻合较好,相关系数都大于0.98.最后,根据求得的动力学参数,确定不同升温速率下活化能的补偿效应,即活化能与指前因子的关系式.      

用DSC法研究配合物[Sm(m-BrBA)3phen]2·2H2O脱水反应的动力学

合成了稀土配合物[Sm（m-BrBA）3phen]2.2H2O（m-BrBA,间溴苯甲酸;phen,邻菲罗啉）。用差示扫描量热（DSC）技术研究了该配合物脱水反应的动力学方程和动力学参数。实验数据用双等双步法处理,得到脱水反应的动力学方程为dα/dt=Aexp（-E/RT）2（1-α）[-ln（1-α）]1/2。表观活化能E为237.26kJ·mol^1,指前因子A为4.40×1018/min-1,分别获得了脱水过程的热力学参数ΔH≠,ΔG≠和ΔS≠的值。     

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.     

赤铁粉矿在H2气氛中的闪速还原行为

通过高温下的动力学实验对铁粉矿在H_2气氛中的闪速还原行为进行了研究.采用XRD、SEM和金相显微镜对反应后铁粉矿的物相组成和单个粉矿颗粒表面及内部微观形貌的演变规律进行了分析,采用化学分析法获得了反应后赤铁粉矿的还原度.结果表明:铁粉矿高温下发生的闪速还原仍然遵循Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe的逐级还原规律.粉矿颗粒的剖面由未反应核和产物层构成,符合未反应核模型的描述.采用模型函数配合法得出铁粉矿与H_2在高温下发生闪速还原反应的限制性环节是界面化学反应,进一步基于动力学模型计算得到,闪速还原的表观活化能为311 kJ/mol.     

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO保护渣系的Al_2O_3吸收速率和粘度

采用CaO -SiO2 -Na2 O -CaF2 -Al2 O3-MgO渣系 ,通过测定熔渣的粘度和Al2 O3吸收速率 ,研究连铸保护渣的Al2 O3吸收速率与粘度及化学成分之间的关系。在一定条件下 ,当CaO SiO2 为1 .2左右时 ,粘度达到最小值 ,Al2 O3吸收速率达到最大值 ,分别为 0 .1 0Pa·s、8.4 0 3× 1 0 - 4 kg·m- 2 ·s- 1 。随着渣中Na2 CO3含量、CaF2 含量和MgO含量的增加 ,粘度减小 ,Al2 O3吸收速率增大。随着渣中Al2 O3含量的增加 ,粘度增大 ,Al2 O3吸收速率减小。粘度为Al2 O3吸收速率的主要控制因素。随着熔渣粘度的增加 ,连铸保护渣的Al2 O3吸收速率逐渐减小。     

Thermodynamic study of BaCuO2 and BaCu2O2

The Gibbs energy changes for the syntheses of the interceramic compounds of BaCuO₂ and BaCu₂O₂ were investigated as a basic study in the Y-Ba-Cu-O system that includes a superconductor, YBa₂Cu₃O_6.5+x . For the compound BaCuO₂, thermogravimetry with CO₂-O₂-N₂ gas mixtures was employed, and equilibrium temperatures were determined at which CO₂ partial pressures in the gas mixtures were equilibrated with mixed powder of BaCuO₂, CuO, and BaCO₃. The Gibbs energy change for the reaction of BaCO₃ + CuO = BaCuO₂ + CO₂ was determined from the relation between CO₂ partial pressure and equilibrium temperature, taking into consideration the effect of CO₂ dissolution in BaCuO₂. For the study on BaCu₂O₂, electromotive force (emf) measurement using yttria-stabilized zirconia solid electrolyte was conducted. A technique using two cells was applied to the emf measurement for minimizing the effect of dispersion of oxygen from samples, and the Gibbs energy change for the reaction of BaCuO₂ + CuO = BaCu₂O₂ + 1/2O₂ was decided from the measured O₂ partial pressure.     

Biological activity and phosphorylation of 2'-azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine

2'-Azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine were evaluated for their inhibitory activity against ribonucleotide reductase and for subsequent cell growth inhibition. Their mono- and di-phosphates were synthesized and their inhibitory activities against the reductase were also determined in a permeabilized cell system, along with the two nucleosides. The results of the present study identify the first phosphorylation step involved in the conversion of the two azidonucleosides to the corresponding diphosphates to be rate-limiting in the overall activation.     

Raman spectroscopy of the structures of Li2O-SiO2 and Li2O-GeO2 melts

An analysis of the Li₂O-SiO₂ and Li₂O-GeO₂ systems in the temperature range from 298 to 1373 K has been performed by Raman spectroscopy. A comparison of the spectroscopic data for the crystalline phases, glasses, and melts allowed us to determine the main anion groups existing in these systems and to establish the structural changes induced by changes in the temperature and composition.