微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算

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单位1内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室;2河北钢铁集团承钢公司提钒钢轧二厂
来源过程工程学报
出版年2014
期号第6期
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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