微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算

• 作者: 李保卫 李解 杨仲禹 王介良 祖刚 韩磊
• 来源期刊: 过程工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 褐铁矿 生物炭 还原焙烧 微波 动力学 表观活化能
• 年，卷（期）: 2014,（6）
• 所属期刊栏目: 过程与工艺
• 页码范围: 973-978
• 分类号: TF046
• 语种: 中文

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-Redfem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(Fe2SiO4);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 kJ/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 kJ/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 kJ/mol,反应机理符合Zhuralev-Lesokin-Tempelman函数,属于三维扩散控制.