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第 39 卷第 1 期西安建筑科技大学学报(自然科学版) Vol. 39 No. 1
2007 年 2 月 J Xi’an Univ. of Arch. & Tech. (Natural Science Edition) Feb. 2007
菱铁矿热分解动力学研究
庞永莉,肖国先,酒少武
(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,陕西西安 710055)
摘要:菱铁矿具有热分解特性,在一定温度与气氛条件下,经焙烧后放出 CO2 气体,并生成强磁性的磁铁矿,
利于弱磁选富2 集2 用 T G和 D T G(热重法和微商热重法) 研究了大西沟菱铁矿的热分解过程,判定了发生热
分解反应的温度范围2 ,分析了热分解反应的动力学行为,采用微分法计算了大西沟菱1 铁矿的热分解动力学参
数并判定热分解过程所符合的动力学模型用多种积分方法和非等温线性拟合法对计算结果进行了验证
, , 3
结果表明:大西沟菱铁矿的热分解反应温度较低,在 400 - 600 ℃之间热分解过程符合 F1 模型
关键词:物理化学;菱铁矿;热分解;动力学
3
中图分类号: TF046 2 文献标识码:A 文章编号:1006 7930 (2007) 01 0136 05 .
菱铁矿是一种重要的铁矿石资源,目前尚未实现大规模工业化利用随着我国磁铁矿资源的日趋
枯竭,菱铁矿的工业化利用技术的研究引起了人们的广泛关注[1 4 ] 目前存在竖炉和回转窑两种菱铁矿
热处理工艺由于采用堆积态焙烧,存在效率低、单机处理能力小、能耗高的缺点,难以实现大规模工业
化应用针对目前工艺上存在的问题,拟开发采用悬浮技术焙烧菱铁矿的新工艺本研究采用陕西大
西沟菱铁矿样品进行 T G、D T G 试验,研究菱铁矿的热分解机理及动力学特性,为进一步的工艺开发和
技术研究提供依据
1 试验仪器及方法
试验采用陕西省大西沟菱铁矿样品,矿物中菱铁表 1 原矿矿物组成
Tab. 1 The position of siderite
矿质量含量为 78 % ,样品细度为 D50 = 13. 82um ,其 X
衍射矿物分析结果如表 1 所示试验在 TA2950 型热 Mineral Siderite Illite Quartz Feldspar
分析仪上进行,同时获得 T G 和 D T G 数据试验中采 Content/ % 78 12 8 2
用流动 N2 作为保护气体,气体流量为 40ml/ min ,在
5 ℃/ min ,10 ℃/ min ,20 ℃/ min 三种升温速率下进行试验试验得到的 T G 和 D T G 曲线见图 1 、图 2
2 数据处理及结果分析
在 N2 环境中,菱铁矿热分解反应式为:
FeCO3 →FeO + CO2
在描述固态热分解反应
A (s) →B (s) + C(g) (1)
的动力学问题时,通常有积分法和微分法两种方法[5 ] ,这两种方法的动力学方程如下:
dα
= k f (α) (2)
dt
G(α) = kt (3)
式