低品位硫精矿富氧焙烧反应动力学计算
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硫精矿是钢铁企业生产过程中常见的化工产品,其中的硫通常以黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe7S8)或单质硫的形式存在。依据硫精矿硫含量的不同,采用不同的生产工艺加以综合利用。冶炼厂的硫精…
硫精矿是钢铁企业生产过程中常见的化工产品,其中的硫通常以黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe7S8)或单质硫的形式存在。依据硫精矿硫含量的不同,采用不同的生产工艺加以综合利用。冶炼厂的硫精矿中含有单质硫,可通过密闭加热再冷凝的方式回收,而附带高附加值元素的硫精矿则采用焙烧-浸出工艺综合回收有价元素。
内蒙古科技大学的学者针对硫精矿中硫的脱除问题,研究了低品位硫精矿在富氧条件下焙烧反应的动力学过程。利用XRD、SEM 和EDS分析了硫精矿氧化焙烧过程的矿相变化规律。同时,根据其热分析的DSC和TG曲线,采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和Coats-Redfern积分法分别计算了脱硫反应的动力学参数,确定了硫精矿不同温度段脱硫的反应机制。结果表明:随着温度的升高,复杂的硫精矿逐渐被氧化成赤铁矿,其中伴随着中间产物硫酸铁的生成与分解;而且焙烧矿的硫含量也随温度升高而逐渐降低。动力学计算结果表明,在430~975℃的温度范围内,硫精矿氧化焙烧分为4个阶段进行,在前3个阶段,脱硫反应机理均符合Avrami-Erofeev方程,为随机成核和随后生长的化学反应控制,只是反应级数和表观活化能在不同阶段各不相同;在第4阶段,脱硫反应机理符合Z-L-T方程,为残余硫化物的三维扩散控制,反应的表观活化能分别为10.812和9.920kJ/mol,在4个温度段中是最低的。
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