磁化焙烧冷却过程中磁铁矿氧化动力学

针对磁化焙烧冷却过程开展了研究,考察了磁铁矿氧化反应分数和反应速率的变化规律,并采用模型匹配法进行了氧化动力学分析.结果表明:磁化焙烧冷却过程中,氧化温度对反应分数和反应速率均有着显著的影响;相同氧化时间下,反应分数和反应速率随氧化温度的升高而增加;不同氧化温度下,反应分数和反应速率随反应时间变化呈现出相同的变化规律;磁铁矿氧化过程动力学机理函数为n=4的Avrami-Erofee方程,氧化反应的表观活化能为135.2kJ·mol,指前因子为6.19×10¹⁰min^-1.     

优化配矿强化西澳超细粒磁铁精矿球团焙烧研究

进行了西澳超细粒磁铁精矿分别配加国产磁铁精矿和巴西赤铁精矿制备氧化球团矿的实验研究.结果表明,以100%西澳超细磁铁精矿为原料制备氧化球团矿时,球团预热及焙烧性能较差,在预热温度为1050℃、预热时间20 min及焙烧温度1300℃、焙烧时间40 min的条件下,预热球团和焙烧球团矿抗压强度分别为每个502和2313 N.西澳超细粒磁铁精矿配加40%国产磁铁精矿或20%巴西赤铁精矿时,球团适宜预热温度由1050℃分别降低到950和975℃,适宜的焙烧温度由1300℃分别降低到1250和1280℃;而且焙烧球团矿的抗压强度分别提高到每个2746 N和每个2630 N.焙烧球团矿的微观结构研究表明:配加国产磁铁精矿后,焙烧球团矿中Fe2 O3晶粒发育优良,晶粒间互联程度提高,晶粒粗大,孔隙率低,固结更加紧密.配加20%巴西赤铁精矿时,焙烧球团矿中Fe2 O3晶粒基本连接成片,Fe2 O3晶体发育良好.优化配矿是改善西澳超细粒磁铁精矿球团矿预热及焙烧性能的有效途径.     

Kinetics of magnetite oxidation under non-isothermal conditions

Oxidation of magnetite concentrates, which occurs during the pellet induration process, must be deeply understood to enable the appropriate design of induration machines. In the present paper, the kinetics of the magnetite oxidation reaction was studied. Primary samples were obtained from the Gol-e-Gohar iron ore deposit. Magnetic separation and flotation decreased the sulfur content in the samples to be approximately 0.1wt%. Thermogravimetric analysis was used to measure mass changes during the oxidation of magnetite and, consequently, the conversion values. The aim of this study was to use isoconversional methods to calculate the kinetic parameters. The Coats-Redfern method was also used to obtain the activation energy. Thermogravimetric analyses were run at three different heating rates. The Coats-Redfern results were too ambiguous for a meaningful interpretation. In the case of the isoconversional method, however, the mean activation energy and pre-exponential factor of the oxidation reaction were obtained as 67.55 kJ and 15.32×108 min-1, respectively. Such a large activation energy implies that temperature strongly affects the reaction rate. The oxidation reaction exhibits a true multi-step nature that is predominantly controlled by chemical reaction and diffusion mechanisms.     

CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

四苯基锌卟啉催化氧气氧化对硝基乙苯的表观动力学研究

本文在研究氧气氧化对硝基乙苯反应时,发现双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物为关键中间产物,对硝基苯乙酮为主产物,在此基础上建立了四苯基锌卟啉（TPPZn）催化氧气氧化对硝基乙苯的反应模型和速率方程,对其表观动力学行为进行了深入的研究。同时,根据110-150℃范围内所测得的实验数据,计算出了相应的反应速率常数,确立了对硝基乙苯氧化生成双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物的第一步为零级反应,表观活化能为39.5kJ/mol;双-(α-甲基-4-硝基苄基)过氧化物分解生成对硝基苯乙酮的第二步反应为1/2级反应,表观活化能为44.6kJ/mol。对比同一温度下的反应速率常数k1和k2,发现低温时k2和k1基本相等,而高温时k2大于k1。通过比较两步反应的表观活化能和反应速率常数,发现升高反应温度有利于对硝基苯乙酮的生成,且可以提高其生成速率。     

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.     

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.     

Ce元素对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织与热变形行为的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,对Mg-5.5Gd-4.5Y- 1Nd-xCe-1Zr(x=0和0.2％,质量分数)合金进行热压缩变形实验(实验温度为375～525℃,应变速率为0.01、0.1和1 s-1,最大变形量为50％),并对合金的塑性变形行为以及变形后的组织进行研究.研究结果表明:合金在变形温度为375℃、应变速率为0.01 s-1条件下开始发生动态再结晶;随着变形温度的升高或应变速率的降低,再结晶体积分数逐渐增加,再结晶晶粒粒径逐渐变大;添加Ce元素可提高再结晶体积分数,减小再结晶晶粒粒径;固溶过程中出现的“椭球状”Mg12Ce粒子对再结晶有粒子激发形核(PSN)作用;这2种合金在375～525℃下的变形表观激活能分别为191和212 kJ/mol.     

热处理对苹果果胶甲酯酶和多酚氧化酶活性影响

研究了添加抗坏血酸对苹果浊汁中果胶甲酯酶（pectin methylesterase,PME）和多酚氧化酶活性（polyphenoloxidase,PPO）热钝化效果影响以及分析了PME热钝化动力学,结果表明,添加0．1％抗坏血酸（ascorbic acid,Vc）显著提高了苹果浊汁中PME和PP0活性以及热稳定性。95℃加热10min后,PME和PPO活性下降了73．38％和94．10％,PME的热稳定性显著高于PPO。两段式一级反应动力学能较好拟合PME热钝化动力曲线,表明苹果浊汁中PME存在敏感型和稳定型两类同工酶。随着温度升高,敏感型和稳定型同工酶指数递减时间DL和DS值下降,钝化速率常数kL和kS值增大,其活化能EaL和EaS分别为62．57和108．11KJ／mol。     

含氧气氛下的稻杆低温烘焙研究

以稻杆为原料考察了不同温度和含氧量下生物质的低温烘焙过程,研究了有氧烘焙的机理。对含氧气氛下不同停留温度时的质量残留率和微分热重分析（DTG）曲线进行分析发现,停留温度对质量残留率影响较大,是烘焙过程的主导因素。对6个不同含氧量下的质量残留率和DTG曲线分析可知,氧气加快了反应的进行,且随着含氧量上升发生分解的组分有所增加。建立了6个含氧量下稻杆低温烘焙的动力学模型并计算了动力学参数,发现稻杆表观活化能在1.33 kJ/mol到2.01 kJ/mol之间,且氧浓度与活化能的线性拟合度较好。     

稀土氧化物对甲烷催化氧化的分子束研究

通过分子束与表面散射实验确定甲烷在Ｌａ２Ｏ３清洁表面是平动能激活吸附，阈值平动能５３．４８ｋＪ／ｍｏｌ。氧在Ｌａ２Ｏ３清洁表面的吸附服从Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程关系，其脱附峰在９６０Ｋ。     

碳酸钠对毒砂氧化机理影响的电化学研究

Ｎａ２ＣＯ３在黄铁矿和毒砂浮选分离过程中能显著地活化黄铁矿和有效地抑制毒砂．作者应用电化学测试方法对毒砂在Ｎａ２ＣＯ３溶液中的氧化机理进行了深入研究．结果表明，Ｎａ２ＣＯ３改变了毒砂的氧化机理，使其氧化过程由活化能高的混合控制转变为活化能较低的扩散控制，活化能降低了１１．４０２ｋＪ／ｍｏｌ，加快了氧化速度，并形成不易被还原的致密氧化产物，从而使毒砂表面强烈亲水而被抑制，为有效地实现硫砷分离创造了条件．     

不同自燃性煤氧化阶段的表征差异

对3种不同自燃倾向性煤样进行低温氧化实验,利用CO体积分数与煤体温度间变化的计算模型,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,同时结合热重-差示扫描量热(TGDSC,theremogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)实验结果,分析了不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。结果表明:1)低温氧化阶段,CO生成量、耗氧量和耗氧速率随着煤自燃倾向性增强而增大;不同煤样在实验过程中出现同样的CO生成量和耗氧速率急剧上升的温度拐点,且煤的自燃性越强,该拐点温度越低,同时CO体积分数的变化具有明显的阶段性。2)不同自燃性煤氧化阶段活化能变化规律存在显著差异,当各煤样的温度到达活性温度时,活化能快速减少,且活化能变化点对应于煤氧化过程发生转变的特征温度点。3)根据煤特征温度和活化能的变化规律,把煤低温氧化进程分为4个阶段,分别为表面氧化、氧化自热、加速氧化和深度氧化。     

以高铬型钒钛磁铁矿制备氧化球团

研究了高铬型钒钛磁铁矿的基础特性,在此基础上考察了该矿对氧化球团制备工艺和冶金性能的影响规律,探索了获得优质氧化球团的高铬型钒钛磁铁矿的最大质量分数.结果表明:高铬型钒钛磁铁矿主要由磁铁矿、镁铁矿、铬铁矿、镁钛矿、钒磁铁矿、钛磁铁矿等组成,其粒度粗,连晶强度较差;随球团原料中高铬型钒钛磁铁矿质量分数的增加,生球性能无显著变化,成品球团抗压强度降低,当其质量分数高于20%时,不能满足高炉生产要求.增大高铬型钒钛磁铁矿的质量分数有助于降低球团矿的还原膨胀率,当其质量分数由0增加到20%时,球团的还原膨胀率由321%降低到211%.     

混合料润磨预处理对氧化球团矿质量的影响

研究了润磨预处理对生球强度、生球爆裂温度、预热球强度和成品球质量的影响.研究结果表明:采用润磨工艺减少了膨润土用量,提高了生球强度,但降低了生球爆裂温度;经润磨后所制备的预热球及焙烧球的强度得到了显著增强.研究结果表明:通过润磨的搓揉和挤压作用使粘结剂与矿粒紧密接触,球团内部结构更致密,从而使生球强度增强,爆裂温度降低;润磨产生新表面使矿粒比表面积增大,在预热过程中加快了磁铁矿的氧化,球团矿强度明显增强.     

基于竞争因子的特戊酰氯光氯化反应宏观动力学

采用内环流反应器进行蓝色光源引发的特戊酰氯光氯化反应实验和动力学研究,测定不同温度下氯化反应液中各组分浓度与时间的变化关系,建立基于竞争因子的特戊酰氯光氯化连串反应的宏观动力学模型结果表明:加入竞争因子的连串反应动力学模型比拟一级模型能更准确地反映特戊酰氯光氯化的反应规律,通过参数估计得到特戊酰氯生成一氯代特戊酰氯的活化能为1.98 kJ/mol,一氯代特戊酰氯生成β,β-二氯代特戊酰氯和β,β′-二氯代特戊酰氯的活化能分别为2.40和1.42 kJ/mol,二氯代特戊酰氯生成对应三氯代特戊酰氟的活化能分别为4.83和4.82 kJ/mol。各步反应的表观活化能部较小,说明特戊酰氯的光氯化反应受Cl₂的气液传质影响明显     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-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.     

铝热还原制备Ti-6Al-4V合金的热力学和动力学

分别对Al-TiO₂，Al-V₂O₅，Al-V₂O₅-TiO₂及Al-V₂O₅-TiO₂-CaO体系的热力学和动力学进行了研究.结果表明:采用铝粉直接还原TiO₂，V₂O₅粉末制备Ti-6Al-4V合金是可行的.加入CaO会降低体系单位质量反应热，需要补热才能维持反应进行.Al还原TiO₂的反应在951℃发生，表观活化能E₁为166.47kJ/mol，反应级数n₁为0.3982;Al还原V₂O₅的反应在946℃发生，表观活化能E₂为392.72kJ/mol，反应级数n₂为1.0618.Al粉还原V₂O₅和TiO₂制备Ti-6Al-4V合金体系的反应在1019℃左右发生，表观活化能E₃为173.56kJ/mol，反应级数n₃为0.4722;加入CaO后，反应在979℃左右发生，体系表观活化能升高但反应级数降低.这四个体系均属于液-固反应体系.     

Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的非等温和等温晶化动力学研究

对制备的Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金的等温与非等温晶化动力学通过差式扫描量热法(DSC)进行了研究,根据Kisinger方程计算出Zr_(57.5)Cu_(27.3)Al_(8.5)Ni_(6.7)非晶合金在非等温条件下的激活能Eg,Ex,Ep1和Ep2,分别为409.70kJ/mol(±60.07kJ/mol),335.53kJ/mol(±39.94kJ/mol),323.95kJ/mol(±15.21kJ/mol)和187.75kJ/mol(±13.27kJ/mol).在718K,723K,728K和733K等温条件下得到的晶化体积分数与时间的关系曲线呈"S"型,表明晶化过程为典型的形核长大型转变.Avrami指数n的范围为3≤n≤4,表明晶化过程由界面控制的二维长大转变为界面控制的三维长大,形核率随时间逐渐降低至稳定,等温晶化过程得到的激活能平均值434.81kJ/mol,高于非等温晶化过程的有效激活能.