DDTG之间的关系曲线。对比两图中的曲线值，同时结合图2温度与转化率之间的关系曲线，可以 将无烟煤还原铁酸锌的过程分成三个阶段，各阶段划分界点如表1及图3和图4中虚线位置所示 (界点位置为各升温速率下转化率和温度的平均值)。从表1中可以看到，随着升温速率提高，各 阶段转化率略有降低，同时每个阶段向高温区移动。表中平均指四个升温速率下各阶段分界点转化 率和温度的平均值。为后续动力学计算，不同升温速率下的曲线按照各自阶段划分进行研究。 表1无煤还原铁酸钟反应阶股刻份 Table 1 Reaction stages zinc ferrite reduced by anthracite Heating First stage Second stage Third stage rate Temperature, Temperature, Temperature, C/min a a d ℃ ℃ ℃ 0.089-0.84 5 0-0.089 <923.68 923.68-1100.54 0.8421 >1100.54 2 0.089-0.83 10 0-0.089 <932.98 2 932.98-1132.26 1132.26 0.080-0.80 15 0-0.080 <945.66 945.66-1135.5 >1135.51 1 0.0810.77 20 0-0.081 <952.39 952.39-13836 0.778-1 >1138.36 0.085-0.81 Average 0-0.085 <938.68 93868+ 026.67 0.813-1 >1126.67 3 (2) 由不同升温速率下，三个反应阶段的TG数锯，计算各阶段的相对转化率α'，计算公式如式2 所示，式中m。表示阶段开始时样品的质量，g表示样品在某温度下的质量，g:m表示阶段 结束时样品的质量，g。从图5中三个阶段的相对转化率与DTG的关系曲线可以看到，同一阶段的 不同升温速率曲线形状相似，可以推断升温速率不改变铁酸锌在各阶段碳热还原的机理。 (c) -20m 圈5第一、二、三阶段相对转化率(a)与DTG关系 FigThe relationship between relative conversion rate and DTG in different reaction stages 2.3动力学横型 铁酸锌的碳热还原需要经过一系列的复杂物理化学反应，主要为铁酸锌的分解、氧化锌的还原、 锌蒸气的挥发和铁氧化物的还原，整个反应过程包括固-固还原反应，中间产物CO与ZnFe2O4、ZnO 以及铁氧化物发生的气-固还原反应和锌蒸气挥发的物理反应。铁酸锌的碳热还原反应机理可以简述 为：铁酸锌→氧化锌+铁氧化物+气相→锌单质+铁单质+气相。 铁酸锌在进行非等温碳热还原时，样品的失重是温度和时间的函数，可以表示为： da=k(T)f(a) (3) dt 式中：dad表示还原失重速率；k(T)表示特定升温速率T时的还原反应速率常数：f(a)表示 还原反应机理函数的微分形式：t表示还原时间，s:a表示还原转化率。k(T)采用Arrhenius公式表 示：DDTG 之间的关系曲线。对比两图中的曲线值，同时结合图 2 温度与转化率之间的关系曲线，可以 将无烟煤还原铁酸锌的过程分成三个阶段，各阶段划分界点如表 1 及图 3 和图 4 中虚线位置所示 （界点位置为各升温速率下转化率和温度的平均值）。从表 1 中可以看到，随着升温速率提高，各 阶段转化率略有降低，同时每个阶段向高温区移动。表中平均指四个升温速率下各阶段分界点转化 率和温度的平均值。为后续动力学计算，不同升温速率下的曲线按照各自阶段划分进行研究。 表 1 无烟煤还原铁酸锌反应阶段划分 Table 1 Reaction stages zinc ferrite reduced by anthracite Heating rate ℃/min First stage Second stage Third stage α Temperature， ℃ α Temperature， ℃ α Temperature， ℃ 5 0~0.089 ＜923.68 0.089~0.84 2 923.68~1100.54 0.842~1 ＞1100.54 10 0~0.089 ＜932.98 0.089~0.83 2 932.98~1132.26 0.832~1 ＞1132.26 15 0~0.080 ＜945.66 0.080~0.80 1 945.66~1135.51 0.801~1 ＞1135.51 20 0~0.081 ＜952.39 0.081~0.77 8 952.39~1138.36 0.778~1 ＞1138.36 Average 0~0.085 ＜938.68 0.085~0.81 3 938.68~1126.67 0.813~1 ＞1126.67 0 0 m mt m m           (2) 由不同升温速率下，三个反应阶段的 TG 数据，计算各阶段的相对转化率 αꞌ，计算公式如式 2 所示，式中 m0ꞌ 表示阶段开始时样品的质量，g；mt ꞌ 表示样品在某温度下的质量，g；m∞ꞌ 表示阶段 结束时样品的质量，g。从图 5 中三个阶段的相对转化率与 DTG 的关系曲线可以看到，同一阶段的 不同升温速率曲线形状相似，可以推断升温速率不改变铁酸锌在各阶段碳热还原的机理。 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 5 /min ℃ 10 /min ℃ 15 /min ℃ 20 /min ℃ da'/dt / s -1 a' (a) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 da'/dt / s -1 a' 5 /min ℃ 10 /min ℃ 15 /min ℃ 20 /min ℃ (b) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 da'/dt / s -1 a' 5 /min ℃ 10 /min ℃ 15 /min ℃ 20 /min ℃ (c) 图 5 第一、二、三阶段相对转化率(α’)与 DTG 关系 Fig.5 The relationship between relative conversion rate and DTG in different reaction stages 2.3 动力学模型 铁酸锌的碳热还原需要经过一系列的复杂物理化学反应，主要为铁酸锌的分解、氧化锌的还原、 锌蒸气的挥发和铁氧化物的还原，整个反应过程包括固-固还原反应，中间产物 CO 与 ZnFe2O4、ZnO 以及铁氧化物发生的气-固还原反应和锌蒸气挥发的物理反应。铁酸锌的碳热还原反应机理可以简述 为：铁酸锌→氧化锌+铁氧化物+气相→锌单质+铁单质+气相。 铁酸锌在进行非等温碳热还原时，样品的失重是温度和时间的函数，可以表示为： ( ) d ( ) d k f T t    (3) 式中：dα/dt 表示还原失重速率； k( ) T 表示特定升温速率 T 时的还原反应速率常数； f ( )  表示 还原反应机理函数的微分形式；t 表示还原时间，s；α 表示还原转化率。k( ) T 采用 Arrhenius 公式表 示： 录用稿件，非最终出版稿