D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.09.004 第30卷第9期 北京科技大学学报 Vol.30 No.9 2008年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2008 铁酸镁生成反应非等温动力学 李静2)申宁)汪琦)陈树江) 1)辽宁科技大学材料科学与工程学院，鞍山1140002)大连理工大学化工学院，大连116000 摘要为了研究镁铁质材料中粘结相铁酸镁的生成反应过程，使用轻烧镁粉和分析纯试剂F20:粉混合料，在静态空气中 分别以10，l5,20Kmin-的升温速率进行了铁酸镁合成反应的DSC实验研究，并用Kissinger、Flynn-Wa-0zawa和Achar Brindley-Sharp-Wendworth三种方法进行了反应动力学特征参数计算.研究结果显示，铁酸镁生成机理满足随机形核与长大 机理模型，反应的活化能介于626.83652.60 kJ-mol-1之间. 关键词铁酸镁：生成反应：非等温动力学：热分析 分类号TB321 Non isothermal kinetics of the synthesis reaction of magnesium ferrite LI Jing2).SHEN Ning).WANG Qi),CHEN Shujiang) 1)College of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Liaoning.Anshan 114000.China 2)College of Chemical Engineering Dalian University of Technology Dalian 116000.China ABSTRACI Magnesium ferrite is a kind of main bonding phase in magnesia refractory materials.Using the powder mixture of ac- tive magnesia and chemical reagent Fe2O3 as starting raw materials,DSC experiments of the synthesis reaction of magnesium ferrite were conducted respectively at scanning rates of 10.15,20Kmin in static air.The kinetic parameters of the synthesis reaction of magnesium ferrite were calculated by the Kissinger equation.the Flynn-Wall-Ozawa equation and the Achar-Brindley-Sharp-Wend- worth equation.The results show that the formation mechanism of magnesium ferrite obeys the random nucleation and rapid growth model,and the activation energy of the reaction is between 626.83 and 652.60kJmol KEY WORDS magnesium ferrite;synthesis reaction:non-isothermal kinetics:thermal analysis 在无机非金属材料和冶金原料的制备和使用 验方法等，得到的铁酸镁生成的机理不一致， 中，常涉及铁酸镁的生成反应.E-Shobak山等采用 本文介绍了以轻烧镁粉和分析纯试剂F203粉 XRD法、尤斯芬[]采用穆斯堡尔谱、Zubets等3]采 末的混合物为原料，利用DSC法进行铁酸镁生成动 用扩散偶法研究铁酸镁的生成机理和动力学； 力学的实验研究， Sepelak等研究了高能球磨对铁酸镁结构的影响： Randhawa等可研究了Mg[Fe(CzH2C2O4)3]2的热 1实验 分解过程铁酸镁的生成；Diefallah等[6人用TG 实验采用法国SETARAM公司生产的Labsys DTA研究草酸镁和二价草酸铁的混合物（按摩尔比 TG DSC综合热分析仪.原料为轻烧镁粉（化学成 2:1)热分解过程中铁酸镁的生成；Basahel等用 分见表1)和分析纯试剂Fe203粉末的混合物，配比 TG DTA,并用XRD对不同温度段的产物进行测 为摩尔比n(Mg)'n(Fe)=1.288:1.混合料在球磨 定，研究草酸镁和三价草酸铁的混合物（按摩尔比 机混合4h,粉料粒度小于30m·将混合后的混合 1:1)的热分解过程铁酸镁的生成过程，由于影响动 粉料压制成3mm×3mm、质量约40mg的试样. 力学的因素很多，如物料种类、温度、颗粒粒度和实 将试样装入5mmX8mm铂金坩埚，在静态空气的 收稿日期：2007-07-23修回日期：2007-12-31 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。:50774044):辽宁省自然科学基金资助项目(N。.20072210) 作者简介：李静(1967-），女，教授，博士研究生，E-mail:lng-as@163.com铁酸镁生成反应非等温动力学 李 静1‚2） 申 宁1） 汪 琦1） 陈树江1） 1） 辽宁科技大学材料科学与工程学院‚鞍山114000 2） 大连理工大学化工学院‚大连116000 摘 要 为了研究镁铁质材料中粘结相铁酸镁的生成反应过程‚使用轻烧镁粉和分析纯试剂 Fe2O3 粉混合料‚在静态空气中 分别以10‚15‚20K·min －1的升温速率进行了铁酸镁合成反应的 DSC 实验研究‚并用 Kissinger、Flynn-Wal-l Ozawa 和 Achar￾Brindley-Sharp-Wendworth 三种方法进行了反应动力学特征参数计算．研究结果显示‚铁酸镁生成机理满足随机形核与长大 机理模型‚反应的活化能介于626∙83～652∙60kJ·mol －1之间． 关键词 铁酸镁；生成反应；非等温动力学；热分析 分类号 TB321 Non-isothermal kinetics of the synthesis reaction of magnesium ferrite LI Jing 1‚2）‚SHEN Ning 1）‚W A NG Qi 1）‚CHEN Shujiang 1） 1） College of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Liaoning‚Anshan114000‚China 2） College of Chemical Engineering‚Dalian University of Technology‚Dalian116000‚China ABSTRACT Magnesium ferrite is a kind of main bonding phase in magnesia refractory materials．Using the powder mixture of ac￾tive magnesia and chemical reagent Fe2O3 as starting raw materials‚DSC experiments of the synthesis reaction of magnesium ferrite were conducted respectively at scanning rates of 10‚15‚20K·min －1in static air．T he kinetic parameters of the synthesis reaction of magnesium ferrite were calculated by the Kissinger equation‚the Flynn-Wal-l Ozawa equation and the Achar-Brindley-Sharp-Wend￾worth equation．T he results show that the formation mechanism of magnesium ferrite obeys the random nucleation and rapid growth model‚and the activation energy of the reaction is between626∙83and652∙60kJ·mol －1． KEY WORDS magnesium ferrite；synthesis reaction；non-isothermal kinetics；thermal analysis 收稿日期：2007－07－23 修回日期：2007－12－31 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50774044）；辽宁省自然科学基金资助项目（No．20072210） 作者简介：李 静（1967－）‚女‚教授‚博士研究生‚E-mail：lijing－as＠163．com 在无机非金属材料和冶金原料的制备和使用 中‚常涉及铁酸镁的生成反应．E-l Shobak ［1］等采用 XRD 法、尤斯芬［2］ 采用穆斯堡尔谱、Zubets 等［3］ 采 用扩散偶法研究铁酸镁的生成机理和动力学； Sepelak等［4］研究了高能球磨对铁酸镁结构的影响； Randhawa 等［5］研究了 Mg3［Fe（C2H2C2O4）3］2 的热 分解过程铁酸镁的生成；Diefallah 等［6］ 人用 TG￾DTA 研究草酸镁和二价草酸铁的混合物（按摩尔比 2∶1）热分解过程中铁酸镁的生成；Basahel 等［7］ 用 TG－DTA‚并用 XRD 对不同温度段的产物进行测 定‚研究草酸镁和三价草酸铁的混合物（按摩尔比 1∶1）的热分解过程铁酸镁的生成过程．由于影响动 力学的因素很多‚如物料种类、温度、颗粒粒度和实 验方法等‚得到的铁酸镁生成的机理不一致． 本文介绍了以轻烧镁粉和分析纯试剂 Fe2O3 粉 末的混合物为原料‚利用 DSC 法进行铁酸镁生成动 力学的实验研究． 1 实验 实验采用法国 SETARAM 公司生产的 Labsys TG－DSC 综合热分析仪．原料为轻烧镁粉（化学成 分见表1）和分析纯试剂 Fe2O3 粉末的混合物‚配比 为摩尔比 n（Mg）∶n（Fe）＝1∙288∶1．混合料在球磨 机混合4h‚粉料粒度小于30μm．将混合后的混合 粉料压制成 ●3mm×3mm、质量约40mg 的试样． 将试样装入●5mm×8mm 铂金坩埚‚在静态空气的 第30卷 第9期 2008年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．9 Sep．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．09．004