硼铁精矿的碳热还原动力学

为了揭示硼铁精矿的碳热还原机理,以高纯石墨为还原剂,进行硼铁精矿含碳球团等温还原实验,并采用积分法进行动力学分析.还原温度分别设定为1000、1050、1100、1150、1200、1250和1300益,配碳量即C/O摩尔比=1.0.当还原度为0.1<α<0.8时,温度对活化能和速率控制环节有重要影响：还原温度≤1100益时,平均活化能为202.6 kJ·mol-1,还原反应的速率控制环节为碳的气化反应;还原温度>1100益时,平均活化能为116.7 kJ·mol-1,为碳气化反应和FeO还原反应共同控制.当还原度α≥0.8时(还原温度>1100益),可能的速率控制环节为碳原子在金属铁中的扩散.碳气化反应是含碳球团还原过程中主要速率控制环节,原因在于硼铁精矿中硼元素对碳气化反应具有较强烈的化学抑制作用.     

低品位赤铁矿球团成核剂强化还原机理研究

对某低品位赤铁矿球团直接还原过程中成核剂作用机理进行了研究.结果表明:在直接还原过程中,成核剂能够使金属铁晶粒形核位垒降低50%以上,有效促进了金属铁晶粒快速形核.同时,添加成核剂后,球团的还原表观活化能由18.10kJ.mol-1降低到10.15 kJ.mol-1,降低了43.92%.表观活化能越低,还原反应越容易进行,即成核剂能够有效促进铁矿物还原,从而提高还原球团的金属化率.     

含碳氧化锌球团还原的动力学

采用等温法研究了纯氧化锌配加石墨碳粉制成含碳氧化锌球团在1000－1150℃下还原的动力学，研究结果表明：还原温度对含碳纯氧化锌还原速度有显著影响，温度愈高，还原反应速度愈大；根据Arrhenius方程计算出在1000－1150℃下碳的气化反应、界面化学反应和气相扩散为限制环节的活化能分别为37.615kJ/mol、43.192kJ/mol和46.548-53.280kJ/mol；与其它氧化锌的还原方式相比，含碳纯氧化锌球团还原反应的活化能要小得多，其还原速度主要由气相扩散控制。     

磁铁精矿球团氧化动力学

推导出了磁铁矿氧化"单界面未反应核"修正模型,并应用该模型研究了凹山磁铁精矿球团的氧化动力学.研究结果表明:在800～950℃时,凹山磁铁精矿球团氧化反应表观活化能为64 kJ/mol,其氧化由化学反应所控制;在1000～1 050℃时,氧化反应的表观活化能为13 kJ/mol,反应为反应产物层的内扩散所控制;在950～1000℃时,氧化反应为混合控制;在较低氧化温度下,加入MgO可以降低化学反应阻力,提高球团的氧化率;在较高氧化温度下,MgO对扩散阻力无明显影响,添加MgO并不提高氧化反应速度,但在任何氧化温度下,添加MgO不改变磁铁矿氧化反应的控制环节.     

LiNiPO4前驱体固相反应合成动力学及电容性能

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸镍为原料,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,采用前驱体固相活化法制备LiNiPO4纳米晶材料.固相制备过程的活化能E=81.08 kJ·mol-1,过程动力学为二维相界面扩散反应机理.前驱体生成LiNiPO4的反应符合界面反应指数成核机理,活化能E1=11.82 kJ·mol-1,指前因子lnA=13.82;LiNiPO4晶体生长过程具有较小的活化能E2=17.73 kJ·mol-1;Li3PO4转化反应和反应体系物系晶化过程符合二维相界面扩散反应机理,其是制备过程可控制的重要步骤.材料复合电极LiNiPO4+Nafion/C在0.5 mol·L-1H2SO4中具有典型的电容性能,电极比电容为214 F·g-1,经1 000次循环,电极电容量不但没有衰减反而略有增加,是潜在的电容器材料.     

生物质焦焙烧还原低品位软锰矿及其动力学

采用生物质焦和活性炭粉作还原剂,在管式炉中进行了低品位软锰矿焙烧还原对比试验.分别研究了焙烧温度、焙烧时间、生物质焦用量等条件对软锰矿还原率的影响,对焙烧产物进行了X射线衍射分析.结果表明,生物质焦在焙烧时间和还原效率上优于活性炭粉;软锰矿焙烧还原依次经历Mn O2→Mn2O3→Mn3O4→Mn O过程;在焙烧温度为800℃,焙烧时间为50 min,生物质焦用量为10%时,软锰矿还原率可达98%以上,在此基础上导出了还原动力学方程,并证实还原过程由界面化学反应控制,表观活化能为43.896 k J·mol-1.     

氢气还原褐铁矿实验研究与动力学分析

本文旨在研究不同温度下氢气对褐铁矿还原度和还原速率的影响,并以此为基础分析动力学相关问题.通过热重分析深入了解褐铁矿失水状况.使用粒度为8~12 mm褐铁矿焙烧后,分别在750~950℃五个不同温度下使用4 L·min-1 H2进行还原,并分析还原率和还原速率随时间的变化关系.研究发现：随着反应进行,试样还原率逐渐增大,五条还原率曲线在t>28 min后与还原温度排序一致.通过动力学研究计算得反应表观活化能E=15.323 kJ·mol-1,从而确定扩散为还原反应的限制环节.     

基于氧气高炉的烧结矿还原动力学分析

采用热天平减重法在氧气高炉气氛下进行烧结矿的还原实验,考察还原度RI和还原速率RI′的变化情况,并进行烧结矿还原动力学分析。结果表明：在氧气高炉气氛900 ℃下还原时,烧结矿的还原度RI高达98.2%;还原终了时间随还原温度的提高而缩短,由900 ℃时的117 min缩短到1 100 ℃时的63 min;氧气高炉气氛下,烧结矿还原的开始阶段由界面化学反应控速,还原约20 min后转变为由界面化学反应和内扩散混合控速;氧气高炉气氛900～1100 ℃时,烧结矿还原反应开始阶段的表观活化能为38.30 kJ/mol。     

煤粉与半焦的混合燃烧特性及动力学分析

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能,通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程,得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同,利用分段法对燃烧过程进行动力学分析,对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟,从而得到动力学参数.结果显示,随着混合燃料中半焦含量增加,其可燃性指数和燃烧特性指数都减少,燃烧前期活化能由76.79 kJ·mol-1增加到92.75 kJ·mol-1,后期活化能由102.62 kJ·mol-1增加到107.94 kJ·mol-1,说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数,半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜.     

富氧率对钒钛磁铁矿球团还原行为的影响

模拟研究了不同富氧率条件下钛磁铁矿氧化球团的还原过程.通过扫描电镜观察钒钛磁铁矿球团还原过程中的微观结构变化,结合能谱仪研究分析了还原过程中产物的分布变化.结果表明,富氧率的提高对还原度和还原速率提高有明显促进作用.还原过程中钛铁分离伴随着Al元素向高钛矿中迁移富集,最终Al与Ti原子数比为1∶3,Al很可能与钛铁氧化物固溶,形成某种复合化合物并导致球团矿还原难度增加.运用三种不同模型对球团矿还原过程对比分析,发现混合模型可以很好地表征球团矿不同阶段的还原过程.利用混合模型计算得出球团矿还原过程的动力学参数.结果表明,随着富氧率的升高,球团矿还原活化能逐渐降低,从不富氧到富氧79%条件下,活化能由26.5 k J/mol降低到19.68 k J/mol,活化能的降低增加了相同条件下活化分子的数量,提高了反应速率,有利于球团矿在较低还原温度条件下快速反应.     

生物质锅炉中CaO和HCl反应动力学

生物质直燃发电是生物质能利用的重要途径,但燃烧释放的较高浓度的HCl会对锅炉系统产生多方面的危害。该文使用热重分析方法,研究生物质燃烧中CaO和HCl反应动力学。实验结果表明:在600～800℃内,随着温度的升高,反应速率不断加快,本征反应为Arrhenius型,实验测得活化能为35.90kJ.mol-1,指前因子为5.246×10-3 m.s-1。温度超过850℃以后,随着温度升高反应速率常数反而降低,活化能和指前因子是温度的函数,反应有负活化能。在该文的实验条件下,CaO固氯本征化学反应对HCl为一级反应。     

AlCl3催化1,1,1-三甲基-2,2,2-三氯二硅烷裂解的理论研究

结合采用DFT（B3LYP）及二级微扰方法对AlCl3催化1,1,1-三甲基-2,2,2-三氯二硅烷裂解反应的机理进行了研究.通过计算数据结果表明,此裂解反应为放热反应,理论产率比较高.反应可以同时按2种通道进行,其中通道2反应较为容易,其3步反应的焓变依次为：ΔH1（86.963 kJ.mol-1）,ΔH2（-237.596 kJ.mol-1）,ΔH3（-127.568 kJ.mol-1）.通道2的各步正反应活化能数值表明,第3步为速控步,其正反应的活化能E3为214.913 kJ.mol-1.     

合成双(β-丁氧甲酰乙基)锡二(巯基乙酸异辛酯)的新工艺

探讨了采用新工艺--水相法合成双(β-丁氧甲酰乙基)锡二(巯基乙酸异辛酯)的合成条件．产品用IR光谱及元素分析表征,并用DTA技术比较了原料及产品的热性能．结果表明,选用30％Na2CO3,溶液,温度控制在60℃,在反应过程中保持反应液pH值为6～7,恒温反应6h后,所得反应产物中锡含量为13.63％,收率可达97.7％,经DTA检测得产品热分解温度为232℃．此外,经理论计算得产品分解反应表观活化能为307.53kJ·mol-1,比作为原料的酯基氯化锡的分解反应表现活化能(111.24kJ·mol-1)大196.29kJ·mol-1,说明所得产品的热性能优于酯基氧化锡．毒性检测结果表明双(β-丁氧甲酰乙基)锡二(巯基乙酸异辛酯)为低毒产品．     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

低品位软锰矿流态化还原焙烧

采用流化床和马弗炉,进行了流态化还原焙烧与静态堆积焙烧对比实验,前者还原焙烧时间和还原效率明显优于后者．以CO和N2分别作为还原气体和流体介质进行了流态化还原焙烧实验,考察焙烧温度、焙烧时间和还原气氛等对还原效率的影响．在焙烧温度800℃、焙烧时间3min以及CO体积分数10％时,软锰矿中二氧化锰的还原效率大于97％．在此基础上导出了还原动力学方程,并证实还原过程由界面化学反应控制,求得表观活化能为38．817kJ·mol^-1.     

螺旋手性SWCNT的尺寸对赖氨酸分子手性转变反应的限域影响

采用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法,研究了两种构象的赖氨酸分子限域在螺旋手性单壁碳纳米管内的手性转变机理.结构分析表明:纳米管管径越小,限域在其中的赖氨酸分子骨架形变越明显,手性碳上的氢原子与氨基上氮的氮原子距离越小.势能面计算表明,两种构象的赖氨酸分子限域在SWCNT(6,4)时,旋光异构反应决速步的吉布斯自由能垒分别是194.72和170.08kJ·mol~(-1),分别由质子从手性碳向氨基氮和质子从手性碳向氨基氮与氨基上的质子向羰基氧双质子协同迁移的过渡态产生的.与裸反应的此通道决速步能垒252.6kJ·mol~(-1)相比较有显著降低.两种构象的赖氨酸分子限域在SWCNT(6,4)内旋光异构反应的表观能垒分别是160.00和178.59kJ·mol~(-1).他们限域在SWCNT(7,4)内时,旋光异构反应决速步的能垒分别是238.28和217.18kJ·mol~(-1);限域在SWCNT(8,4)内时,旋光异构反应决速步的能垒分别是253.00和250.11kJ·mol~(-1).结果表明:螺旋手性单壁碳纳米管的孔径越小,对赖氨酸分子手性转变反应的限域催化作用越好;限域在SWCNT(6,4)内的赖氨酸分子构象1更容易旋光异构.