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)(參考版)
2025-07-22 20:31本頁面
【正文】 41 11. 液 /固反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)環(huán)節(jié)有哪些？如何改善反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件 ？ 12. 雙膜理論 的要點(diǎn)有哪些方面？試?yán)秒p膜理論分析鋼 /渣反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)影響因素，并提出改善反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件的措施。（提示：反應(yīng)受界面化學(xué)反應(yīng)及 B 相的擴(kuò)散步驟控制，可設(shè)各相中的物質(zhì)濃度，用符號(hào)表示） 10. 某 片狀礦物呈現(xiàn)強(qiáng)烈的各向異性，在浸出時(shí)浸出反應(yīng)只在如圖的環(huán)面上進(jìn)行，而上下兩平面呈惰性。 9. 液 相 A、 B之間發(fā)生反應(yīng)，在 A 相強(qiáng)烈攪拌的條件下， A 的傳質(zhì)速度足夠快而不成為速率限制步驟。 t(min) 10 20 30 40 50 60 70 r(%) 100 T， 176。鐵的浸出率 R 與浸出時(shí)間 t 的關(guān)系如下表所示。 t(min) 10 20 30 40 50 60 70 R(%) 12 23 32 40 46 52 59 39 6. 在 某一溫度下，實(shí)驗(yàn)一水溶液中沉淀過程的沉淀率 r與沉淀時(shí)間 t的 關(guān)系 如下： 試 求此沉淀過程的動(dòng)力學(xué)方程，并初步判斷其成核機(jī)理。 4. “冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題主要是傳質(zhì)問題”，這個(gè)說法對(duì)嗎？你怎樣理解？ 5. 鐵精礦球團(tuán)在 1123 K 用 CO 還原。 38 習(xí)題和 思考題 1. 冶金過程的動(dòng)力學(xué)一般有哪些基本環(huán)節(jié)，不同環(huán)節(jié)的影響因素又有哪些？ 2. 試述化學(xué)反應(yīng)等溫式，并說明為何在冶金中廣泛使用表觀化學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)、表觀反應(yīng)速度常數(shù)和表觀化學(xué)反應(yīng)活化能的概念。 液 — 液相反應(yīng)只有在 兩相接觸 時(shí)才能實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)，因而一相運(yùn)動(dòng)必 然要影響到另一相。 即 37 Richardson在研究界面兩側(cè)流體運(yùn)動(dòng)的速度分布時(shí)，収現(xiàn)存在下述 關(guān)系： 式中： k k2質(zhì)系數(shù) ν ν2兩相的動(dòng)粘度系數(shù)； D D2兩相的擴(kuò)散系數(shù)。 33 下圖為渣鋼兩相反應(yīng)的雙膜理論示意圖。各相中的傳質(zhì)獨(dú)立進(jìn)行，互不干擾。 高溫冶金過程的限制性環(huán)節(jié)多為擴(kuò)散控制 。在冶 金過程中，有許多液 — 液相反應(yīng)，主要是 金屬和爐渣 之間的反應(yīng)。 積分上式 式中， ri表示未反應(yīng)核半徑，無法直接測(cè)定，可引入轉(zhuǎn)化率 f（或還原度）將其消去。 氧化物的還原 CO（ g） +3Fe2O3（ S） =CO2（ g） +2Fe3O4（ S） 可簡(jiǎn)化為： A（ g） ＝ P（ g） K為平衡常數(shù) 27 由于反應(yīng)前后氣體的量不變，所以 其中上角標(biāo)“ e”表示平衡濃度。 26 其速率方程為： (33) 界面化學(xué)反應(yīng)包括氣體還原劑的吸附、吸附的還原劑與氧結(jié)合生成產(chǎn)物以及產(chǎn)物氣體的脫附等過程。 24 鐵礦石的還原反應(yīng)過程是一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)，按穩(wěn)態(tài)處理，當(dāng)過程達(dá)到穩(wěn)態(tài) 時(shí)，各步驟的速率相等，可以用幾個(gè)步驟組合來推導(dǎo)速率方程。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，此層很薄，可以忽略。由于鐵氧化物還原產(chǎn)物的體積逐漸縮小，因而，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致礦球體積有收縮的趨勢(shì)，從而在礦球的產(chǎn)物層中產(chǎn)生了許多孔隙和裂紋，這些孔隙和裂紋彌補(bǔ)了整個(gè)礦球的收縮，可以認(rèn)為反應(yīng)前后礦球的體積未變。依此提出了 未反應(yīng)核模型。這說明各還原反應(yīng)是在各層之間的界面上進(jìn)行的。即有 3. 界面幾何形狀 三、多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本特征及分類 ndW k A Cdt? ? ? ?19 表 31 部分冶金中重要的多相反應(yīng) 20 1．未反應(yīng)核模型 氧化鐵的還原反應(yīng)未反應(yīng)核模型因其數(shù)學(xué)處理簡(jiǎn)單，且較接近反應(yīng)實(shí)際，獲得了廣泛的應(yīng)用。 1. 反應(yīng)界面的類型 ? 由化學(xué)反應(yīng)速率和傳質(zhì)速率的定義，可以很容易得出多相化學(xué)反應(yīng)過程表觀速率與界面積成正比的結(jié)論。 18 ? 依相界面的不同，可將多相反應(yīng)分為五類： 固 — 氣、固 — 液、固 — 固、液 — 氣 和液 — 液 。 對(duì)傳輸方程可用三
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