550 。Activation energy 500 -.-.-.Average activation energy 450 350 0. 250 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 ■7不同转化率时活化能与转化率的关系 Fig.7 The relationship between activation energy and conversio (2)主要机理函数确定 通过式(8)和式(9)计算不同升温速率条件下y侧'与第二阶段相对转花率之间的关系，获得的关 系曲线与表2中所列的主要固相反应机理函数所对应的标准转化率与@之间的标准关系曲线对比， 即可得到第二阶段反应的机理函数，对比结果如图8所示（图中为契合度较高的三个机理函数的 对比结果)。通过图8对比结果可以看到不同升温速率条件下的洛曲线与二级化学反应机理函数 (F2)的曲线最为相近。但第二阶段相对转化率在0.100.60区间时，不同升温速率条件下的曲线区 别明显，这是由于该阶段反应前期同时存在铁酸锌分解、氧化锌还原锌蒸气挥发和铁氧化物还原等 多个物理化学反应造成的：由XRD分析结果可知，第工阶段反应初期存在铁酸锌的分解2：随着 温度的升高，逐步发生氧化锌的还原反应，单质锌的沸点为/907℃，且第二阶段温度均在907℃以 上（第二阶段平均温度范围为938.68-1126.67℃)还原后单质锌会以锌蒸气的形态挥发2。而当 第二阶段相对转化率大于0.60时，由表3可知此时温度起经处于1026.25C以上，结合XRD分析 结果可以判断此时氧化锌的还原反应结束，体系内铁化物的还原反应为主，仅存在碳-氧反应引 起的失重，因此试验值曲线几乎与理论值没区别。综合考虑上述因素，可以判断二级化学反应是 铁酸锌碳热还原第二阶段的主要控速环节。将a一1-α)2带入式(5)，计算得指前因子为2.12×1016s ,可以得到第二阶段的主要控制方程为： da =2.12×106.exp(- 362160 1-)2 (10) dt 8314T 5C/min ◆-10Cmin 15C/min 20C/min 录用腐 -F2 0.2 0.0上 bb心 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 a' ■8不同升温速率时y@侧'与转化率之间的关系曲线 Fig.8 Theoretical normalized ya'and actual master plots for the kinetic models F1,F2 and F3 2.5铁酸碳热还原机理解折 铁酸锌碳热还原XRD物相分析显示在850-950C温度范围内，主要发生铁酸锌的分解反应 铁酸锌大量分解及氧化锌和铁氧化物的碳热还原反应主要发生在大于950C温度范围内，由此可初 步判断铁酸锌的碳热还原可分为铁酸锌分解和氧化物还原两个阶段。进一步根据热重试验结果中还 原转化率与转化速率的关系可以看出，铁酸锌的非等温碳热还原整个过程形成三个峰（图3），这 表明铁酸锌的碳热还原过程由不同的三个反应阶段组成。结合XRD物相分析结果和热重试验分析结0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 250 300 350 400 450 500 550 Activation energy Average activation energy Activation energy/(kJ·mol -1 ) α 图 7 不同转化率时活化能与转化率的关系 Fig.7 The relationship between activation energy and conversion rate (2) 主要机理函数确定 通过式(8)和式(9)计算不同升温速率条件下 y(α)’与第二阶段相对转化率之间的关系，获得的关 系曲线与表 2 中所列的主要固相反应机理函数所对应的标准转化率与 y(α)之间的标准关系曲线对比， 即可得到第二阶段反应的机理函数[24]，对比结果如图 8 所示（图中为契合度较高的三个机理函数的 对比结果）。通过图 8 对比结果可以看到不同升温速率条件下的各曲线与二级化学反应机理函数 （F2）的曲线最为相近。但第二阶段相对转化率在 0.10~0.60 区间时，不同升温速率条件下的曲线区 别明显，这是由于该阶段反应前期同时存在铁酸锌分解、氧化锌还原、锌蒸气挥发和铁氧化物还原等 多个物理化学反应造成的：由 XRD 分析结果可知，第二阶段反应初期存在铁酸锌的分解[21]；随着 温度的升高，逐步发生氧化锌的还原反应，单质锌的沸点为 907 ℃，且第二阶段温度均在 907 ℃以 上（第二阶段平均温度范围为 938.68-1126.67 ℃），还原后单质锌会以锌蒸气的形态挥发[20]。而当 第二阶段相对转化率大于 0.60 时，由表 3 可知此时温度已经处于 1026.25 ℃以上，结合 XRD 分析 结果可以判断此时氧化锌的还原反应结束，体系内铁氧化物的还原反应为主，仅存在碳-氧反应引 起的失重，因此试验值曲线几乎与理论值没有区别。综合考虑上述因素，可以判断二级化学反应是 铁酸锌碳热还原第二阶段的主要控速环节。将 f(α)=(1- ) 2带入式(5)，计算得指前因子为 2.12×1016 s- 1，可以得到第二阶段的主要控制方程为： d 362160 16 2 2.12 10 exp( )(1 ) d 8.314 t T        (10) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 y(a)’ α' 5 /min ℃ 10 /min ℃ 15 /min ℃ 20 /min ℃ F1 F2 F3 图 8 不同升温速率时 y(α)’与转化率之间的关系曲线 Fig.8 Theoretical normalized y(α)’ and actual master plots for the kinetic models F1, F2 and F3 2.5 铁酸锌碳热还原机理解析 铁酸锌碳热还原 XRD 物相分析显示在 850-950 ℃温度范围内，主要发生铁酸锌的分解反应， 铁酸锌大量分解及氧化锌和铁氧化物的碳热还原反应主要发生在大于 950 ℃温度范围内，由此可初 步判断铁酸锌的碳热还原可分为铁酸锌分解和氧化物还原两个阶段。进一步根据热重试验结果中还 原转化率与转化速率的关系可以看出，铁酸锌的非等温碳热还原整个过程形成三个峰（图 3），这 表明铁酸锌的碳热还原过程由不同的三个反应阶段组成。结合 XRD 物相分析结果和热重试验分析结 录用稿件，非最终出版稿