Vol.29 Suppl.1 郭汉杰等：宣钢优特钢用活性石灰反应过程动力学研究 ·155· (4)矿物结晶细小：0.1~3um: 函数可以展开成 (5)活性度高：≥300mL: (6)残余C02含量：≤2%. =是 作者已经通过大量的实验进行了活性石灰的工 当20≤x≤60时 艺研究-2，煅烧活性石灰最重要的是通过严格的时 1gpx)=-2.315-0.4567x (8) 间制度和温度制度使烧制恰到好处，才能获得最佳 的优质石灰，既不能“生烧”，又不能“过烧”.下 综合式(6)(7)(8)得 面从两个方面通过实验研究活性石灰形成过程的动 1g B=1g- 4E-2315-0,4567 (9) RT 力学及有关动力学参数，最后建立石灰石分解过程 RF(a) 的动力学模型 首先对不同的升温速率B,分别作出a~1/T关 系图，在图上对应若干组相同的失重率α下的B,作 1石灰石分解的动力学方程 相同的失重率a下lgB~1/T关系图，求出若干组的 斜率为(-0.4567EIR)和截距为lg(AE(RF(a)-2.315, 对含有杂质的石灰石，其分解反应方程为： 由斜率可求出平均活化能值.不同的截距表达式为： (CaC03,Si02,…=(Ca0,SiO2,…)+C02(1) AE -2.315=B,0=1,2…. 在热分析仪中，可以在等温条件和非等温条件 RF(a) 程序控温下，对以上物质的热分解反应进行动力学 整理得 研究.下面用等温的方法得出热重曲线，然后对实 验数据进行分析，从而求出以上反应的活化能E和 B+2315-1g =lgA (10) RF(a) 指前因子A等动力学参数， 若某一函数F(a)满足以上(10)式，则该函数即 设在每条失重曲线上，CaCO,分解反应速率常 数(k)与转化率()之间所遵循的函数关系即反应 是所求反应的动力学的机理方程.并可由此式求出 机理为f(a) 频率因子A. =kf(a) d (2) 2动力学常数的实验及数据处理 而由阿伦尼乌斯方程k=4e是 2.1热分解过程的热重曲线 将块状石灰石原料用破碎机破碎，再用锤子敲 E da=Aef(a) (3) 碎至粉末，过200目的筛子，然后取100mg,分别 以升温速度为(10,15,20,25,30℃/min)的升温方 在恒定的升温速率下，B=dr 式将石灰石粉末加热到1000℃，测量了其热重曲 dt 线. 得到： 2.2分解反应动力学参数的计算 da_4e是fa) (4) 从热重曲线中可提取如下数据，列于表1中. dT B Ozawa对(4)式分离变量积分)，得到 表1在a从0.05-0.35时不同升温速率对应的温度 ℃ B/(℃min-10 1520 2530 o f(a)B (5) T八a=0.05) 960983100710321053 a=0.10) 988 101310321058 1083 令x= 7'(5)式整理后得 E 7Ta=0.15) 10081035105310741105 1ca=0.20) 10221052106910911123 胎草w T=0.25) 10331066107910991140 (6) 7a=0.30) 10431077108911091152 7a=0.35)10511087109911201162 p(x)=dx,F(a)=ud (7) 根据公式(9)，对于不同的a,做出1gB~1/T的 f(a)Vol.29 Suppl.1 郭汉杰等：宣钢优特钢用活性石灰反应过程动力学研究 • 155 • (4) 矿物结晶细小：0.1～3 µm； (5) 活性度高：≥300 mL； (6) 残余 CO2 含量：≤2%． 作者已经通过大量的实验进行了活性石灰的工 艺研究[1-2]，煅烧活性石灰最重要的是通过严格的时 间制度和温度制度使烧制恰到好处，才能获得最佳 的优质石灰，既不能“生烧”，又不能“过烧”．下 面从两个方面通过实验研究活性石灰形成过程的动 力学及有关动力学参数，最后建立石灰石分解过程 的动力学模型． 1 石灰石分解的动力学方程 对含有杂质的石灰石，其分解反应方程为： (CaCO3，SiO2，…)=(CaO，SiO2，…) + CO2 (1) 在热分析仪中，可以在等温条件和非等温条件 程序控温下，对以上物质的热分解反应进行动力学 研究．下面用等温的方法得出热重曲线，然后对实 验数据进行分析，从而求出以上反应的活化能 E 和 指前因子 A 等动力学参数． 设在每条失重曲线上，CaCO3 分解反应速率常 数( k )与转化率 (α) 之间所遵循的函数关系即反应 机理为 f (α) ． d ( ) d kf t α = α (2) 而由阿伦尼乌斯方程 e E k A RT − = d e () d E A f RT t α α − = (3) 在恒定的升温速率下， d d T t β = 得到： d e () d E RT A f T α α β − = (4) Ozawa 对（4）式分离变量积分[3]，得到 0 0 d e d ( ) E T RT T A T f α α α β − = ∫ ∫ (5) 令 E x RT = ，(5)式整理后得 0 0 2 d 1 e d ( ) x x x AE x f Rx α α α β − = − ∫ ∫ (6) 令 0 2 e () dx x x px x x − = −∫ ， 0 d ( ) ( ) F f α α α α = ∫ (7) 函数可以展开成 2 23 e 23 4 () 1 x p x x xx x − ⎛ ⎞ = −+ − + ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ !! ! … ． 当 20 ≤ x ≤ 60 时 lg ( ) 2.315 0.4567 px x = − − (8) 综合式(6)(7)(8)得 lg lg 2.315 0.4567 ( ) AE E RF RT β α = −− (9) 首先对不同的升温速率β，分别作出α～1/T 关 系图，在图上对应若干组相同的失重率α下的β，作 相同的失重率α下 lgβ～1/T 关系图，求出若干组的 斜率为(−0.4567E/R)和截距为 lg(AE/(RF(α))−2.315， 由斜率可求出平均活化能值．不同的截距表达式为： lg 2.315 ( 1, 2, ) ( ) i AE B i RF α − == … . 整理得 2.315 lg lg ( ) i E B A RF α +− = (10) 若某一函数 F(α)满足以上(10)式，则该函数即 是所求反应的动力学的机理方程．并可由此式求出 频率因子 A． 2 动力学常数的实验及数据处理 2.1 热分解过程的热重曲线 将块状石灰石原料用破碎机破碎，再用锤子敲 碎至粉末，过 200 目的筛子，然后取 100 mg，分别 以升温速度为(10，15，20，25，30 /min ℃ )的升温方 式将石灰石粉末加热到 1000℃，测量了其热重曲 线． 2.2 分解反应动力学参数的计算 从热重曲线中可提取如下数据，列于表 1 中． 表 1 在α从 0.05~0.35 时不同升温速率对应的温度 ℃ β / (℃⋅min−1 ) 10 15 20 25 30 T(α=0.05) 960 983 1007 1032 1053 T(α=0.10) 988 1013 1032 1058 1083 T(α=0.15) 1008 1035 1053 1074 1105 T(α=0.20) 1022 1052 1069 1091 1123 T(α=0.25) 1033 1066 1079 1099 1140 T(α=0.30) 1043 1077 1089 1109 1152 T(α=0.35) 1051 1087 1099 1120 1162 根据公式(9)，对于不同的α，做出 lgβ～1/T 的