概述32化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)33冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)-wenkub.com
2025-07-16 20:31 本頁面
【正文】 假定浸出反應(yīng)受化學(xué)反應(yīng)步驟控制，試導(dǎo)出浸出反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。 C t， min 20 30 40 50 60 70 80 95 100 105 110 118 40 8. 試 繪出完整的氣 / 固反應(yīng)模型示意圖（固相有一個(gè)產(chǎn)物層和一個(gè)未反應(yīng)核），說明反應(yīng)包括哪幾個(gè)環(huán)節(jié)，寫出各環(huán)節(jié)分別為速率限制步驟時(shí)的速率方程并分析之。 7. 使用 。 3. 試述確定反應(yīng)限制性環(huán)節(jié)對(duì)動(dòng)力學(xué)研究的意義。 正常情況下， 液態(tài)金屬中的元素?cái)U(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于渣中組元的擴(kuò)散系 數(shù)，金屬側(cè)的擴(kuò)散不會(huì)成為限制性環(huán)節(jié)。 雖然這種假設(shè)不符合實(shí)際情況，但由于雙膜理論數(shù)學(xué)描述簡單，直觀，仍然廣泛地應(yīng)用于液 — 液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)描述。 （ 1） 反應(yīng)物分別由各自的相內(nèi)向兩相界面擴(kuò)散； （ 2） 反應(yīng)物在反應(yīng)界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； （ 3）產(chǎn)物離開界面分別向兩相內(nèi)部擴(kuò)散； 液 — 液相反應(yīng) 主要步驟 如下： 五、液 — 液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 32 可以看出，液 — 液相反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)可分為 擴(kuò)散和化 學(xué)反應(yīng) 兩類。 因?yàn)? 所以 (34) 將式（ 34）代入式（ 33），得 （ 35） 28 如果把礦石的還原過程作 穩(wěn)態(tài)處理 ，則各步驟的速率相等，即 將式（ 31）、（ 32）和（ 35）聯(lián)立，消去不能直接測定的濃度項(xiàng) CAi， CAs，得 （ CAiCAe）表示擴(kuò)散過程的推動(dòng)力 CAe可根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得出 分母代表 總阻力 29 氣相邊界層的擴(kuò)散阻力 氣體還原劑通過多孔產(chǎn)物層的阻力 化學(xué)反應(yīng)阻力 總阻力 式中 kΣ為總反應(yīng)速率常數(shù)，據(jù)此有 )(4 020 eAAA CCkrJ ?? ??30 這就是根據(jù)未反應(yīng)核模型導(dǎo)出的鐵礦石還原過程的速率方程，表示了還原度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。 氣體還原劑在氣相邊界層內(nèi)的擴(kuò)散速率 （ 31） 式中 kG為氣相邊界層內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)，與氣體的流速、礦球直徑、氣體粘度和氣體的擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)，可由 Ranz公式計(jì)算 25 還原氣體在多孔產(chǎn)物層中的擴(kuò)散速率 （ 32） 式中 De為有效擴(kuò)散系數(shù)，它由下式?jīng)Q定： 式中 D為氣體還原劑在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)； ε為固體產(chǎn)物層中的氣孔率； ξ為迷宮系數(shù)，可反映出產(chǎn)物層內(nèi)氣體擴(kuò) 散路徑迂回曲折的程度。 由于未反應(yīng)的核心比較致密，而還原產(chǎn)物層是疏松的，所以可認(rèn)為還原反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)區(qū)很薄，可以近似按界面反應(yīng)處理。由于擴(kuò)散阻力的影響，從礦球表面到未被還原的 Fe3O4核心表面，還原劑CO的濃度逐漸降低，因而產(chǎn)生了逐層還原的情況。 2. 界面面積和 界面性質(zhì) ? 在流體與固體或流體與液體的反應(yīng)中，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)為限制性時(shí)，過程的表觀反應(yīng)的速度與兩相的反應(yīng)界面積成正比。通過縮小截?cái)嗾`差、多次運(yùn)算等，可獲得要求的精確度。求解二階偏微分方程非常復(fù)雜，只有少數(shù)簡單類型的方程才能求出精確解。C表示。 用同樣的方法作出 t=3hr、 10hr時(shí)的 Cx圖，如圖所示 。 已知 980℃ 時(shí)， DC=20 102cm2/s。
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