以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10~30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好

采用压汞仪测量焦炭与CO2或H2O反应后的孔隙结构特征,研究孔隙率、平均孔径、比表面积及孔径分布对焦炭高温抗拉强度的影响规律.焦炭孔隙率和平均孔径随反应率升高而增加.平均孔径小于30μm时气化反应以造孔为主,比表面积随反应率升高先增后减,大于30μm时以扩孔为主,随反应率升高而减小.与CO2相比,H2O反应后焦炭平均孔径小,比表面积大,抗拉强度高.焦炭抗拉强度随孔隙率和平均孔径增加而降低,平均孔径小于30μm时抗拉强度随比表面积增加而降低,大于30μm时随比表面积减小而降低.焦炭中小孔数量越多抗拉强度越高,大孔数量越多抗拉强度越低.相同反应率下,H2O反应后焦炭中小孔数量增加,比表面积大,有利于保护气孔壁结构,抑制高温抗拉强度的降低

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景，在实验室条件下研究了CO和H2体积分数较高的煤气加热时的析碳行为。实验结果表明，温度和CO2体积分数是影响析碳反应的重要因素。在300-700℃范围内，当温度低于500℃时，析碳反应速度随温度的升高而增加；当高于此温度时，反应速度随温度的升高而下降。析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H2的混合析碳反应。对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用。采用扫描电镜，从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为。另外，随着CO2体积分数的增加，析碳反应速率逐渐降低。在500℃和600℃时，CO2体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用，尤其在500℃时这种抑制作用更加明显

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究，以巴西粉锰为脱硅剂，与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间，测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明：单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长，两种加热方式脱硅率均随之提高，在相同实验条件下，微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热，微波加热可以提高固相脱硅率；微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节，其表观活化能为102.93 kJ·mol-1，常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1，说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件，提高固相脱硅反应速率，降低脱硅反应的活化能

以某电厂的脱硝工程为背景,对烟道、反应器和支架这种大型复杂结构进行了整体分析,并以烟道出口和反应器作为研究对象,分析了支架变形对烟道出口和反应器的影响.结果表明,由于支架变形的影响,烟道和反应器的变形分布由对称分布变为非对称,平均变形值要比不考虑时的大,但是支架的变形对烟道和反应器的应力值及分布基本无影响.因此在以强度为控制因素的设计中,烟道和反应器进行单独计算的设计方法是可行的

利用熔融还原法进行了闪速炉水淬镍渣提铁的实验研究,探讨了熔渣二元碱度、反应温度和反应时间对提铁效果的影响.XRD测试结果表明水淬镍渣由正硅酸铁FeO·SiO2和玻璃态物质组成.镍渣中的氧化铁主要以FeO·SiO2的形式存在,通过常规的选矿方法很难实现铁氧化物的富集,故采用熔融还原方法进行镍渣提铁实验.实验结果表明增加配合料中CaO的加入量、提高反应温度以及延长熔制时间都能不同程度地提高镍渣中铁的还原率.通过比较1450~1600℃范围内各反应温度下不同类型还原反应的Gibbs自由能,镍渣熔融还原过程的主要反应形式为(FeO)+C(S)→[Fe]+CO↑.本实验确定的最佳配方组成为:镍渣100g、CaO34.7g、CaF24.04g和焦炭8.5g;最佳反应条件为1500℃熔制180min.以上条件下的渣铁分离效果较好,铁还原率达到96.32%

为了研究铁基载氧体的反应特性,基于未反应缩核模型建立了移动床内铁基载氧体颗粒还原过程的一维数学模型.模型中考虑了铁基载氧体与H2、CO的多级还原反应,气体组分体积分数模拟值与实验值的平均误差为6.9%,总还原度的平均误差为11.2%.研究表明：铁基载氧体在移动床反应器内最终还原度约为23%,主要进行的反应是第一级和第二级还原反应,第一级和第二级还原度分别为95%和40%;提高反应器内温度、选择合适的载氧体粒径及气固比有助于增加反应的深度,提高合成气及铁基载氧体的利用率,载氧体粒径建议取1~2 mm

采用热重法在1173~1373 K、全CO气氛条件下,对首钢烧结矿进行还原动力学实验,确定了还原反应的表观活化能,进而推断在还原反应的前期烧结矿还原速率均由界面反应控制,还原反应后期的控制环节为固相扩散.分别由未反应核模型和固相反应动力学模型,分段给出不同温度下控制环节突变的时间点;通过动力学公式计算,得出不同温度下的反应速率常数和固相扩散系数.利用光学显微镜观察了烧结矿在各还原阶段的微观形貌,验证了烧结矿还原动力学的机理,同时也证明了扩散控制阶段使用体积缩小的未反应核模型与实际情况是吻合的

当前低碳高炉冶炼条件下使得炉内焦炭层变薄,恶化了料柱的透气透液性,焦炭在炉缸高温区石墨化过程中产生的焦粉是导致该现象出现的主要原因之一.为了研究焦炭在高炉下部的石墨化过程对其在炉缸内的冶金性能影响,研究了1100~1500℃不同温度下焦炭的石墨化度改变;同种焦炭石墨化程度与焦炭反应性及反应后强度之间的关系;不同石墨化度焦炭与碱金属侵蚀之间的关系;观察并分析了试验后不同焦炭试样的微观形貌.结果表明,随着温度的升高,焦炭石墨化程度加深,且温度每升高100℃,焦炭石墨化度约提高1.8倍,层间距d002值约降低2%,微晶结构层片直径La值约提高3%,层片堆积高度Lc值约提高15%;焦炭的表面气孔减少,特别是大气孔减少,焦炭表面镶嵌组织减少,各向同性组织增多,焦炭的结构有序化程度增强.随着焦炭石墨化程度的加深,焦炭的反应性逐渐减小、反应后强度逐渐提高,焦炭表面的劣化情况减弱,生成的大气孔减少,气孔壁破坏趋势减弱.碱金属对焦炭的反应性有促进作用,使焦炭的反应性提高,反应后强度降低.而焦炭的石墨化对焦炭的碱侵害具有一定的抵抗作用,降低了焦炭表面的劣化程度

目前我国大型冶炼企业产生的污酸均被当做一种高浓度重金属废水来处理，不仅需要高额的废水处理费用，而且还会产生大量的废水处理渣。结合污酸及氧化锌烟灰的主要成份，采用循环浸出工艺，利用污酸对氧化锌烟灰进行浸出，浸出完全后，综合回收浸出液中的Cu、Zn、As。实验研究了终点pH、浸出温度、浸出时间对污酸一次浸出和二次循环浸出的影响，以及双氧水加入量、温度、时间对一次除As的影响和硫化钠加入量、温度、时间对二次除As的影响。实验表明：最佳一次浸出条件为终点pH值为1.5、反应温度为85 ℃、反应时间为5 h；最佳二次循环浸出条件为终点pH值为4、反应温度为85 ℃；最佳一次除As条件为每毫升二次循环浸出液添加0.067 mL双氧水、反应温度为40 ℃、反应时间为1.5 h；最佳二次除As条件为每毫升一次除As后液添加0.02 g硫化钠、反应温度为35 ℃、反应时间为2 h。污酸综合利用后, 原来的高浓度重金属废水变成了中性废水，其中的重金属（As、Cu、Zn）质量浓度分别降至3.26、2.63和50.63 mg·L?1，稍加处理即可达到污水综合排放标准。此工艺既综合回收了污酸和氧化锌烟灰中的有价成份，又集中处理了有害元素As，消减了危险废物的产生量，达到了节能减排的目的