铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学
来源期刊：工程科学学报2018年第11期
论文作者：李刚 丁成义 宣森炜 吕学伟 吴珊珊
文章页码：1317 - 1324
关键词：铁酸一钙;三氧化二铁;非等温还原;动力学;模式函数;
摘 要：采用非等温热重的方法,在30%CO+70%N2（体积分数）气氛下,以10 K·min-1升温至1123 K的过程中,比较了铁酸钙与赤铁矿的逐级还原过程及其还原动力学.结果表明:铁酸钙和赤铁矿开始还原温度分别为873 K和623 K;由反应速率与反应度的关系及分阶段X射线衍射物相分析发现,铁酸钙还原过程为两段式反应（Ca O·Fe2O3→2CaO·Fe2O3→Fe）,而赤铁矿还原过程为传统的三段式反应（Fe2O3→Fe3O4→Fe O→Fe）.通过Freeman-Carroll法计算得知铁酸钙和赤铁矿的还原平均活化能分别为49.88和43.74 k J·mol-1;铁酸钙还原过程符合随机成核随后生长模型,动力学模式函数为Avrami-Erofeev方程,其积分形式为[-ln（1-α）]n;而赤铁矿还原过程动力学机理分为两部分,在还原度α为0.10.5时,为三级化学反应模型,模式函数积分形式为1-（1-α）3;在α为0.50.9时,符合二维圆柱形扩散模型,动力学模式函数为Valensi方程,其积分形式为α+（1-α）ln（1-α）.
李刚1，丁成义1，宣森炜1，吕学伟1,2，吴珊珊1
1. 重庆大学材料科学与工程学院2. 重庆大学机械传动国家重点实验室
摘 要：采用非等温热重的方法,在30%CO+70%N2（体积分数）气氛下,以10 K·min-1升温至1123 K的过程中,比较了铁酸钙与赤铁矿的逐级还原过程及其还原动力学.结果表明:铁酸钙和赤铁矿开始还原温度分别为873 K和623 K;由反应速率与反应度的关系及分阶段X射线衍射物相分析发现,铁酸钙还原过程为两段式反应（Ca O·Fe2O3→2CaO·Fe2O3→Fe）,而赤铁矿还原过程为传统的三段式反应（Fe2O3→Fe3O4→Fe O→Fe）.通过Freeman-Carroll法计算得知铁酸钙和赤铁矿的还原平均活化能分别为49.88和43.74 k J·mol-1;铁酸钙还原过程符合随机成核随后生长模型,动力学模式函数为Avrami-Erofeev方程,其积分形式为[-ln（1-α）]n;而赤铁矿还原过程动力学机理分为两部分,在还原度α为0.10.5时,为三级化学反应模型,模式函数积分形式为1-（1-α）3;在α为0.50.9时,符合二维圆柱形扩散模型,动力学模式函数为Valensi方程,其积分形式为α+（1-α）ln（1-α）.
关键词：铁酸一钙;三氧化二铁;非等温还原;动力学;模式函数;
