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Fe-Mn-C熔體被CO2氧化反應動力學研究

時間:2019-04-27 09:53來源:畢業論文
采用化學平衡法研究了Fe-Mn-C體系在1873K下與CO2氣體的氧化反應動力學過程,得到了金屬液-渣-氣化學平衡反應過程中的反應級數,反應速率和表觀活化能等動力學參數

摘要:采用化學平衡法研究了Fe-Mn-C體系在1873K下與CO2氣體的氧化反應動力學過程,得到了金屬液-渣-氣化學平衡反應過程中的反應級數,反應速率和表觀活化能等動力學參數。通過實驗獲得的結果表明:(1)Mn的氧化反應由金-氣界面上的CO2吸附后所進行的氧化反應和Mn在Fe液中的傳質混合控制;(2)Fe液中Mn與CO2的氧化還原反應的反應級數為1.5,并且具有巨大的表觀反應活化能,表明其反應具有復雜的多步反應機理;(3)按照1.5級反應和Fe液內Mn傳質混合控制機理導出了反應過程的速率方程。34839
畢業論文關鍵詞:動力學;Fe-Mn-C熔體;
Kinetics of Fe-Mn-C melts oxidation reaction by CO2
Abstract:It had been studied that oxidation reaction kinetics of Fe-Mn-C melts by CO2 at 1873K using chemical equilibrium method. The reaction order, the reaction rate and kinetics parameters such as apparent activation energy had been obtained while metal liquid-slag - gas reached chemical equilibrium in the system. The results show that, (1) Mn oxide reaction is controlled by both the reactions after CO2 adsorption at melt - gas interface and the mass transfer of Mn in Fe liquid; (2) The reaction order of Fe-Mn-C oxidation reaction is 1.5, and  apparent reaction activation energy is so gigantic, so that it is inferred that the reaction may be of complex multistep reaction mechanism; (3) according to the 1.5 magnitude response and the liquid Fe-Mn and mass transfer mechanism of hybrid control the reaction rate equation was derived.
Key words:kinetics; Fe-Mn-C melt; oxidation reaction
目  錄
1 前言    1
2 課題研究背景及意義    7
2.1  冶金反應工程學及其發展歷史    7

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2.2  本課題的研究目標    9
3 實驗研究方法    12
4 實驗結果和分析討論    15
4.1  反應級數和表觀速率常數    15
4.2  Mn與CO+CO2反應的表觀活化能    18
4.3  Mn與CO+CO2反應機理探討    18
4.4  Mn與CO+CO2反應過程動力學數學模型    19
5 結論    21
致謝    22
參考文獻    23
1 前言
由物質轉化的綜合反應速度式,結合物料平衡、熱量平衡及動量平衡建立的冶金過程數學模型是冶金反應工程學的關鍵性問題。將鋼鐵冶金中的多組分同時反應作為一個綜合的反應體系進行研究,考慮其中各反應間的影響。根據冶金熱力學和動力學原理建立多組分渣-金-氣反應體系同時反應動力學模型,編制計算程序,得出成分對時間的變化曲線,并用含Fe-Cr-Mn-C的渣-金反應體系的實驗進行了驗證。早在上世紀60年代,冶金過程數學模型的研究已開始進行。1969年召開了第一次冶金過程數學模型國際會議。1973年召開了第一次鋼鐵冶金過程數學模型國際會議。鞭巖和森山昭合寫的第一本命名為《冶金反應工程學》[1]的專著于1972年問世,對鋼鐵冶金過程及其反應設備進行了較系統的分析。1971年賽凱伊(J.Szekely)和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金過程中的速率現象》和1979年孫(H.Y.Sohn)和沃茲沃斯(M.E. Wadsworth)合寫的《提取冶金過程的速率》二書,對火法及濕法冶金過程動力學作了較全面的論述。這些專門著作對冶金反應工程學的建立發展起了促進的作用[2]。中國冶金學家葉緒沛在1960年代初期就明確提出把傳輸現象的概念及計算機技術應用到冶金過程研究的建議。1970年代后期,中國冶金工作者開展了噴射冶金、高爐煉鐵、真空脫氣、連鑄等方面的數學模型工作,取得了一些成果。鋼鐵冶金中的反應體系為同時發生多個反應的多相反應體系。在研究其中某一反應的特征時,以往的方法多是將該反應獨立出來,孤立地研究其反應的熱力學和動力學特征。實際上,體系內某一反應發生時,必然相伴著其他反應發生。同時,體系內各組分的自由能變化雖各異,但多有很高的可能性。現階段仍處于利用經驗的傳統數據對冶金反應設備進行設計,而對現有冶金過程體系及設備的最優化操作及全面的自動控制,有許多問題尚待研究解決[3]。 Fe-Mn-C熔體被CO2氧化反應動力學研究:http://www.aftnzs.live/cailiao/20190427/32605.html
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