微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算摘要
采用微波失重在线检测装置和XRD分别分析了褐铁矿与生物炭升温至923 K的失重变化及微波焙烧前后的矿相变化;同时基于褐铁矿微波还原焙烧升温失重曲线,采用Achar–Brindley–Sharp–Wendworth微分法和Coats–Redfern积分法,计算了褐铁矿在不同温度段的反应动力学参数.结果表明,褐铁矿与生物炭在923 K的还原温度下转变为磁铁矿,同时生成少量的硅酸亚铁(Fe2Si O4);其微波还原焙烧过程分为3个阶段进行,在366~470 K,反应的表观活化能(E1)分别为30.7和26.3 k J/mol,反应机理符合反应级数函数,属于化学反应控制;在470~650 K,表观活化能(E2)分别为40.3和33.1 k J/mol,反应机理符合Avrami–Erofeer函数,是随机成核和随后生长的化学反应控制;在650~825 K,表观活化能(E3)分别为52.4和52.9 k J/mol,反应机理符合Zhuralev–Lesokin–Tempelman函数,属于三维扩散控制.
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