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摘要：采用化学平衡法研究了Fe-Mn体系在1873K下与CO-CO2混合气体的反应动力学过程，得到了金属液-渣-气化学平衡反应过程中的反应级数，反应速率和表观活化能等动力学参数。结果表明：（1）Fe液中Mn与CO2的氧化还原反应为1.5级反应，并且具有巨大的表观反应活化能，表明其反应具有复杂的多步反应机理；（2）Mn的氧化反应由金－气界面上的CO2吸附后的氧化还原和Mn在Fe液中的传质混合控制；（3）按照1.5级反应和Fe液内Mn传质混合控制机理导出了反应过程的速率方程。22936
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毕业论文关键词：动力学；Fe-Mn熔体；氧化还原反应
Kinetics of Mn reaction with CO-CO2 in the melten Fe-Mn
Abstract：Studied the reaction kinetics 1873K CO-CO2 gas mixture with Fe-Mn system processes using chemical equilibrium method，The metal liquid-slag - gas chemical equilibrium in the process of reaction series, the reaction rate and kinetics parameters such as apparent activation energy.The results show that, (1) Fe-Mn in liquid REDOX reaction of 1.5 with CO2, and has great apparent reaction activation energy, show that the reaction with complex multistep reaction mechanism; (2) Mn oxide reaction by melt - gas interface after the CO2 adsorption on the REDOX and Mn in Fe liquid mass transfer in the hybrid control; (3) according to the 1.5 magnitude response and the liquid Fe-Mn and mass transfer mechanism of hybrid control the reaction rate equation was derived.
Key words：kinetics; Fe-Mn melt; redox reaction
目 录
1 前言 1
2 课题研究背景及意义 7
2.1冶金反应工程学及其发展历史 7
2.2 本课题的研究目标 9
3 实验研究方法 12
4 实验结果和分析讨论 15
4.1 反应级数和表观速率常数 15
4.2 Mn与CO+CO2反应的表观活化能 18
4.3 Mn与CO+CO2反应机理探讨 18
4.4 Mn与CO+CO2反应过程动力学数学模型 19
5 结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 前言
由物质转化的综合反应速度式，结合物料平衡、热量平衡及动量平衡建立的冶金过程数学模型是冶金反应工程学的关键性问题。早在60年代，冶金过程数学模型的研究已开始进行。1969年召开了第一次冶金过程数学模型国际会议。1973年召开了第一次钢铁冶金过程数学模型国际会议。鞭岩和森山昭合写的第一本命名为《冶金反应工程学》的专著[1]于1972年问世，对钢铁冶金过程及其反应设备进行了较系统的分析。1971年赛凯伊（J.Szekely）和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金过程中的速率现象》和1979年孙（H.Y.Sohn）和沃兹沃斯(M.E. Wadsworth)合写的《提取冶金过程的速率》二书，对火法及湿法冶金过程动力学作了较全面的论述。这些专门著作对冶金反应工程学的建立发展起了促进的作用。中国冶金学家叶绪沛在60年代初期就明确提出把传输现象的概念及计算机技术应用到冶金过程研究的建议。70年代后期，中国冶金工作者开展了喷射冶金、高炉炼铁、真空脱气、连铸等方面的数学模型工作，取得了一些成果。冶金过程涉及到极其复杂的多相反应，高温下的测试手段尚不甚完备，取得的信息难以精确稳定，以及中间产物和金属产品常伴有偏析、有害杂质、非金属夹杂以及表面及晶体缺陷等问题，使得现有的冶金反应工程学理论对这些特殊性难以进行正确而系统的分析和研究。现阶段仍处于利用经验的传统数据对冶金反应设备进行设计，而对现有冶金过程体系及设备的最优化操作及全面的自动控制，有许多问题尚待研究解决。