红土镍矿氯化焙烧碳还原动力学研究摘要
全球镍资源的勘探主要涉及硫化镍矿和红土镍矿两种矿石,随着硫化镍矿资源的日益开采导致其储量急剧下降,储量更丰富的红土镍矿吸引了人们的兴趣,越来越多的研究致力去改善红土矿中的镍的回收利用。本文以云南硅镁型低品位红土镍矿为原料,对硅镁型红土镍矿开展了还原动力学研究,并通过改变氯化钠含量来研究促进剂对红土镍矿还原富集的影响,研究结果为我国低品位红土镍矿的有效利用提供了理论支撑。本文通过热重分析研究了添加氯化钠焙烧过程低品位红土镍矿碳热还原过程反应动力学,还原率和还原速率通过热重测量失重率进行计算。综合Kissinger法和Friedman法计算动力学参数,可全面展现碳热还原过程活化能变化趋势,通过对热重曲线的分析,可以将反应过程分为三个阶段。第一阶段是500-750°C,第二阶段是750-1100°C,第三阶段是1100-1300°C。第一阶段的反应活化能用Kissinger法计算为508.8kJmol-1,Friedman法计算得到的活化能为417.1-532.1kJmol-1。第二阶段的反应活化能通过这两种方法计算分别为226.5kJmol-1和242.2-384.5kJmol-1。Friedman法计算结果表明反应活化能随反应进行变化较大,说明红土镍矿的氯化还原反应并不是简单基元反应,而是由多个平行反应、交互反应组成。综合Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger法和?atava-?esták法计算动力学参数,通过对热重曲线的分析,发现红土镍矿氯化焙烧碳还原过程受升温速率和氯化钠含量的影响。添加4%氯化钠和6%氯化钠样品通过Flynn-Wall-Ozawa法计算得到的活化能分别为205.47-426.46kJmol-1和205.27-387.41kJmol-1,添加6%氯化钠的样品活化能更低,用Kissinger法计算也能够得到相同结果。最可几机理函数得到红土镍矿碳热氯化还原在低温阶段受化学反应控制,反应模型为F2,在高温阶段受扩散控制,反应模型为D1。
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