中国科学院过程工程研究所机构知识库

本文用攀钢转炉渣加碳酸钠焙烧后的高钙含钒钢渣，与碳酸盐溶液进行反应，并籍此探讨液固反应的数学模型。试验在一恒温，恒转速的，带有滤板的φ53.8 * 128 玻璃搅拌反应器中进行。液固比为5:1，转速为710转/分。先后就不同浓度的Na_2CO_3，NaHCO_3溶液，不同配比的Na_2CO_3和NaHCO_3混合溶液，在60 ℃下对单一粒度试料进行试验。随后又对不同粒度和不同的反应温度进行了试验。实验结果表明：温度高，碳酸盐溶液的深度大，试料的粒度小，则反应速度快。反之，则慢。NaHCO_3溶液的反应速度比Na_2CO_3溶液的反应速度快。混合溶液则依其含NaHCO_3的多少而介于二者之间。对固体样品，用扫描电镜作了观察，并拍摄了钒，钙的分布照片，作了红外分析。并测定了水置换密度，汞置换密度，150A 以上孔的孔经分布和孔容，比表面积和含碳成份分析。以确定固体颗粒在反应前后，或在反应过程中，在微观结构上和化学成份上的变化。对模型所作假定中的一部分，提供实验依据。用收缩核心模型假稳态近似介以及微颗粒结构模型的介朽介，对实验结果进行了处理。对于不同浓度的Na_2SO_3溶液验结果，当用活度代替浓度时，可取得令人满意的结果。求得的反应速度常数k(akg k_3)，以及产物层（灰层）的有较扩散系散D_e基本上为一常数。但对反应后期，则偏离实验数据较大。当利用未反应收缩核心假稳态近似介求得的K_s和D_2，代入未反应收缩核心模型方程，再用不变嵌入法计算出数值介时，计算值与实验值基本吻合。这说明对这一种模型而言，假稳态近似仅运放初期。微颗粒结构模型介朽介较收缩核心模型假稳态近似介运用范围广一些，符合程度也好一些，但因在其推导过程中仍含了假稳态近似处理，故仍只运用放反应初期，而后期偏离较大。对适应模型所作的据此定作了讨论，为今后修改模型提供了参考的依据。