,1402 北京科技大学学报 第31卷 出温度的升高和调整液碳碱质量浓度的提高，溶出 液苛性比值4的增加，溶出液中SO2质量浓度呈 液中SO2质量浓度有逐步上升的趋势；而随着调整 下降的趋势 3.5 (a) (b) 25 2.5 2.0 2.0 -o-+0.84mm 1.0 -0-+025-0.84mm 0-60gL4 -△-+0.98--0.15mm 1.0 -0-80g-L y--0.044mm △-100gL 0.5 0.5 7120g-L- 0 20 406080100120140 20 40 6080100120140 溶出时间min 溶出时间/min 3.0 3.0 (c) (d) 2.0 Q 号20 0 0 15 0-a=1.41 1.5 1.0 0-a=1.60 1. 0-50℃ d-a=1.79 总 -0-60℃ 0.5 v-a4=1.98 4-75℃ 7-90℃ 20 40 6080 100 120140 0 406080100120140 溶出时间min 溶出时间min 3.0 55 (c) 20 1.5 -0-5gL 10增 0-15gL 4-30g-L 05 -50g-L- 406080100120140 溶出时间min 图1不同条件下溶液中Si02质量浓度与反应时间的关系，(a)熟料初始粒度：(b)调整液氧化铝质量浓度：(c)调整液苛性比：(d)溶出温 度；（©）调整液碳碱质量浓度 Fig.I Plots of SiO2 mass concentration in liquor versus time at different conditions:(a)original particle sizes of clinker:(b)Al203 mass concen- tration of original solution:(c)of original solution;(d)temperature:(e)Na2Oe mass concentration of original solution 2.2动力学模型及其动力学方程参数的确定 其模型的特点就是速率常数与反应时间的平方根成 溶出时SO2进入铝酸钠溶液的动力学过程属 正比，鉴于此，将图1中动力学数据采用形如式(1) 于液固多相反应动力学范畴.液固反应动力学在 的模型处理，数据吻合良好，处理结果见图2至 收缩核模型的基础上可推导出三种控制步骤的动力 图6.其中，r为熟料起始粒度（平均值，mm);[A0] 学方程4]，分别为表面化学反应控制、外扩散控制和 为调整液AO3质量浓度，gL;[Nk]为调整液游 内扩散控制，但是，使用以上模型对动力学数据进行 离苛性碱质量浓度，即不与A203结合成 处理，发现模型与数据的拟合都不理想，这可能与氧 NaAl(OH)4的游离Na2Ok,gL,[Ne]为调整液碳 化铝生产中熟料溶出过程二次反应涉及的对象太多、 碱质量浓度，gL1 太复杂，同一般常见的液固反应有所不同有关 庞思明等]在研究一水硬铝石型铝土矿盐酸 1-29-(1-03=K 3 (1) 浸出时也发现，用经典的液膜扩散模型处理数据很 式中，7为熟料中Si02溶出率，%；K为表观反应速 难吻合，而液膜非稳态扩散模型则与数据吻合良好， 率常数，min1/2;t为反应时间，min出温度的升高和调整液碳碱质量浓度的提高‚溶出 液中 SiO2 质量浓度有逐步上升的趋势；而随着调整 液苛性比值 αk 的增加‚溶出液中 SiO2 质量浓度呈 下降的趋势． 图1 不同条件下溶液中 SiO2 质量浓度与反应时间的关系．（a） 熟料初始粒度；（b） 调整液氧化铝质量浓度；（c） 调整液苛性比；（d） 溶出温 度；（e） 调整液碳碱质量浓度 Fig．1 Plots of SiO2mass concentration in liquor versus time at different conditions：（a） original particle sizes of clinker；（b） Al2O3mass concen￾tration of original solution；（c） αk of original solution；（d） temperature；（e） Na2Oc mass concentration of original solution 2∙2 动力学模型及其动力学方程参数的确定 溶出时 SiO2 进入铝酸钠溶液的动力学过程属 于液－固多相反应动力学范畴．液－固反应动力学在 收缩核模型的基础上可推导出三种控制步骤的动力 学方程［14］‚分别为表面化学反应控制、外扩散控制和 内扩散控制．但是‚使用以上模型对动力学数据进行 处理‚发现模型与数据的拟合都不理想．这可能与氧 化铝生产中熟料溶出过程二次反应涉及的对象太多、 太复杂‚同一般常见的液－固反应有所不同有关． 庞思明等［15］在研究一水硬铝石型铝土矿盐酸 浸出时也发现‚用经典的液膜扩散模型处理数据很 难吻合‚而液膜非稳态扩散模型则与数据吻合良好‚ 其模型的特点就是速率常数与反应时间的平方根成 正比．鉴于此‚将图1中动力学数据采用形如式（1） 的模型处理‚数据吻合良好‚处理结果见图2至 图6．其中‚r 为熟料起始粒度（平均值‚mm）；［AO］ 为调整液 Al2O3 质量浓度‚g·L －1 ；［Nk ］为调整液游 离 苛 性 碱 质 量 浓 度‚即 不 与 Al2O3 结 合 成 NaAl（OH）4的游离 Na2Ok‚g·L －1 ；［Nc ］为调整液碳 碱质量浓度‚g·L －1． 1－ 2η 3 －（1－η） 2 3＝ K t （1） 式中‚η为熟料中 SiO2 溶出率‚％；K 为表观反应速 率常数‚min －1／2 ；t 为反应时间‚min． ·1402· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷