石煤提钒水浸过程的动力学研究

基于未反应核收缩模型和液膜非稳态扩散模型,探讨了石煤提钒水浸过程的动力学机理。以搅拌强度对浸出速率的影响作为辅助判断,通过尝试法确定了浸出过程的控制步骤。研究表明,可用上述两模型分段描述浸出过程,搅拌强度在250r/min时,浸出过程在0～50min受液膜非稳态扩散控制,其动力学方程为4α+3[(1-α)4/3-1]=kD t1/2,表观活化能为8.51 kJ/mol;适当加强搅拌、升高温度或减小矿样粒度能提高可溶钒通过液膜的扩散速率。     

配加沥青对气煤焦气化特性的影响及动力学分析

为考察煤中配加沥青制得焦炭的气化反应特性,采用程序控温炉研究不同沥青配比条件下气煤焦在1 050、1 100、1 150℃温度下与CO2的等温气化反应特性,同时采用体积模型(VM)、收缩核模型(SCM)和随机孔模型(RPM)对气煤焦气化反应动力学进行分析。结果表明:随着反应温度的升高,焦炭的气化反应性逐渐增加,而随着沥青配加比例的增加,其反应性逐渐降低,当沥青配比从3%增加至6%时,气化反应指数R大幅度降低。随机孔模型表征气化反应动力学行为效果最好,利用随机孔模型计算得沥青添加量为3%、6%、15%时,气煤焦气化反应活化能分别为50.15、57.16、75.61k J/mol,随着沥青配加量的增加,气煤焦反应性降低。     

碱金属对焦炭燃烧过程中NOx释放的影响

通过对焦炭负载不同含量的碱金属化合物,采用水平管式炉进行焦炭燃烧试验,并测量烟气中NOx的体积分数。试验研究了碱金属对于焦炭燃烧过程中NOx释放的影响。结果表明,碱金属可以不同程度地降低焦炭燃烧过程中的NOx释放总量和焦炭N向NOx的转化率,试验采用的4种碱金属的催化作用效果依次为K2CO3>Na2CO3>KCl>NaCl;在1 200 ℃下,KCl,NaCl和K2CO3的最佳添加量为1%,Na2CO3为2%,其中1%的K2CO3可以使焦炭NOx释放总量降低47.4%,效果最显著;温度对碱金属的催化活性影响较大,会显著影响不同碱金属对于焦炭与NO异相还原反应的催化活性。     

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。     

从废旧锂电池处理废渣中硫酸浸出锂的动力学研究

采用硫酸浸出含锂废渣中的锂,考察了温度、液固比、硫酸浓度和搅拌速率对浸出过程的影响。结果表明,在液固比5∶1、硫酸浓度10%、搅拌速率400 r/min、反应温度70 ℃、反应120 min时,锂浸出率达到94.63%。通过正交实验和动力学推导,确认含锂废渣中硫酸浸出锂的动力学模型为收缩核模型,浸出表观活化能为10.39 kJ/mol,浸出过程中速度控制步骤是固膜扩散。     

高钙型低品位铜矿酸性浸出动力学研究

通过单因素实验及动力学分析研究了低品位氧化铜矿的浸出过程,考察了矿物粒度、浸出温度、硫酸浓度和液固比对浸出过程的影响。结果表明,适宜的浸出条件为: 矿物粒度-0.074 mm粒级占比85%、浸出温度60 ℃、浸出时间120 min、硫酸浓度2.5 mol/L、液固比4∶1,此时铜浸出率为96.23%; CaCO₃的存在导致浸出过程硫酸消耗增加; 浸出过程可用未反应核收缩模型来描述,反应速率受固膜界面传质和扩散混合控制,浸出过程活化能为8.78 J/mol。     

含铜硫酸渣中铜的浸出及浸出动力学分析

为了研究黄铁矿经高温焙烧制取硫酸后产生的铜品位为0.87%硫酸渣的铜浸出动力学规律,采用X射线衍射分析等方法分析了矿石的性质,研究了矿石粒度、初始酸浓度、液固比、搅拌速率、浸出温度和浸出时间等因素对硫酸渣矿样中铜浸出的影响,采用未反应收缩核模型对硫酸渣浸出过程进行动力学分析。结果表明,各因素对硫酸渣铜浸出的浸出率有较大影响;从浸出过程控制模型、浸出动力学方程、浸出反应表观活化能方面确定了硫酸渣浸出过程的主要控制步骤为内扩散过程控制,得出浸出反应的表观活化能Ea=19.96 kJ/mol。     

基于多种动力学模型的焦炭溶损反应机理解析

焦炭在高炉内与CO₂发生溶损反应而导致其劣化，对焦炭溶损反应机理的动力学解析可为焦炭热性质评价及高炉顺行提供理论依据。在1 100～1 300℃范围内对2种不同反应性焦炭(Coke 1、Coke 2)进行等温、等溶损率的溶损反应实验，利用3种不同动力学模型(VM模型、GM模型、RPM模型)对其溶损反应机理进行动力学解析，得到2种焦炭在各个温度下的反应速率常数及其发生溶损反应的活化能。根据失重率计算值与实验值的平均偏差对比可知，Coke 1、Coke 2在同一温度下采用3种动力学模型的反应速率常数由高到低的排序为VM模型、GM模型、RPM模型，确定RPM模型为可靠性最高的动力学模型，Coke 1、Coke 2的溶损反应活化能分别为85.91、90.04 kJ/mol,由此为焦炭在高炉内的溶损反应动力学机理研究提供理论基础和支撑。     

CO与H2气氛下赤铁矿还原动力学及矿相转化机理研究

针对赤铁矿开展了CO和H₂气氛下的矿相转化试验,详细研究了还原过程动力学,并采用X射线衍射和扫描电镜对其相变和微观结构变化进行研究,以对比CO和H₂矿相转化效果的差异及微观结构演变规律。结果显示,在温度460～620℃范围内,矿相转化温度的提高可以明显加快反应的速率。在CO气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/2,其表观活化能为8.35kJ/mol,指前因子为0.21min^-1;在H₂气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为G(α)=1-(1-α)^1/3,其表观活化能为20.73kJ/mol,指前因子为4.37min^-1。SEM分析结果表明,在矿相转化过程中,气体的吸附和赤铁矿的矿相转化优先发生在赤铁矿颗粒的表面和裂缝处,反应从颗粒表面和裂隙逐渐向内进行,温度应力和相变应力产生的裂纹为气体扩散提供了通道,这有利于气体及气体产物在颗粒中的内扩散,加速反应的进行。在同等试验条件下,H₂的...     

烧结法制备六钛酸钾晶须

以分析纯K2CO3和工业纯TiO2为原料,按不同摩尔配比混合配料,采用不同的反应温度和保温时间合成钛酸钾晶须,并利用SEM和X射线衍射仪对其形貌及物相进行分析。结果表明,当TiO2与K2CO3摩尔比为5.5∶l时,1200℃下保温3h炉冷,即可制备出高纯度的钛酸钾(以K2Ti6O13为主)晶须,杂质含量少。     

高碱性脉石低品位氧化锌矿低浓度氨浸动力学研究

对高碱性脉石低品位氧化锌矿氨浸动力学进行了研究。结果表明,氧化锌矿氨浸遵循"未反应核缩减"模型,动力学方程遵从1-2a/3-(1-a)2/3=kt,其表观活化能25.84kJ/mol,浸出过程属于固体膜层扩散控制。提高浸出液的浓度、温度,均可加速锌的浸出速度,提高浸出率。     

铋粉低温氧化制备三氧化二铋的基础理论及工艺研究

对铋粉氧化成Bi2O3的过程进行了热力学分析,结果表明,在300～1 600 K范围内氧化反应在热力学上是可行的。采用DSC-TGA热分析方法研究了铋粉低温氧化过程的动力学,发现铋粉低温氧化过程符合未反应收缩核模型。氧化初期为化学反应控制,末期则为固体产物层内扩散控制,表观活化能为55.19 kJ/mol。在理论分析及实验室工艺研究的基础上,进行了半工业试验,金属铋的氧化率接近100%,可直接制备出电子级氧化铋。     

高硅低品位氧化锌矿的酸浸动力学

针对高硅天然氧化锌矿常规处理时存在的矿浆难压滤、液固比过小、Zn 浸出回收率低等问题, 试验探讨了酸度、加酸方式、固液比、粒度及温度因素对锌浸出率的影响。结果表明: 固液比1∶6时, 0.15～0.212 mm粒级在常温下与浓度为8%的H₂SO₄反应120 min, 锌的浸出率可达96.07%。升高温度, Zn的浸出率可提高至99.02%。浸出过程可用收缩未反应核模型来解释, 即浸出率与动力学方程1-(1-α)^1/3～ k·t 相吻合。浸出动力学显示反应过程中可通过控制矿物表层的扩散来控制反应过程的速率。活化能是控制扩散过程的特征, 其值约为6.385 kJ/mol。     

氯化焙烧铜熔炼渣回收铅工艺及动力学研究

以CaCl2为氯化剂,进行了氯化焙烧铜熔炼渣回收铅的研究,考察了焙烧温度、保温时间、氯化剂添加量和空气流量对铅金属回收率的影响,探讨了铜熔炼渣中铅的氯化挥发动力学.结果表明,当焙烧温度950℃、焙烧时间12 min、CaCl2添加量10％、空气流量100 mL/min时,铅的金属回收率达到92.71％.铜熔炼渣中铅的氯...     

拜耳法赤泥催化煤焦-CO2气化反应特性

基于拜耳法赤泥的综合利用和煤焦-CO2气化反应,提出利用拜耳法赤泥催化煤焦-CO2气化反应,在固定床热重分析仪上进行了拜耳法赤泥催化煤焦-CO2反应的研究。考察了拜耳法赤泥的添加方式、添加量及反应温度对煤焦-CO2的催化气化反应特性;并将拜耳法赤泥与K2CO3催化活性进行了对比;分析了拜耳法赤泥催化反应机理,采用了缩核模型、混合模型及修正的体积模型对拜耳法赤泥催化煤焦-CO2反应动力学进行了分析,结果表明：湿法添加拜耳法赤泥对煤焦-CO2具有很好的催化活性,而干法混合会抑制煤焦-CO2反应,因此选择湿法添加赤泥;得出拜耳法赤泥的最佳添加量为8%;随着温度的升高,煤焦-CO2催化气化反应性指数不断增加;在1 373.15 K时,8%拜耳法赤泥催化活性与该温度下10%含量的K2CO3催化性能相当;修正体积模型相比缩核模型、混合模型能够更好的解释催化气化动力学过程。因此,拜耳法赤泥对煤焦-CO2反应具有很好的催化作用,并且拜耳法赤泥还可以得到有效的利用。