• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    氫氣還原重晶石制備硫化鋇的熱力學(xué)研究

    2022-05-19 02:19:10武向前
    鹽科學(xué)與化工 2022年4期
    關(guān)鍵詞:重晶石物相熱力學(xué)

    武向前

    (山西焦煤運(yùn)城鹽化集團(tuán)有限責(zé)任公司,山西 運(yùn)城 044000)

    目前工業(yè)上重晶石還原的主要生產(chǎn)方法是煤粉還原法,煤粉還原法因其工藝過程簡單、成本低等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中[1-2]。雖然煤粉還原法生產(chǎn)工藝比較成熟,但由于還原過程中會造成大氣污染,且受環(huán)保政策影響,各地限煤政策不斷出臺,利用綠色清潔能源進(jìn)行替代煤粉還原已經(jīng)成為企業(yè)亟需解決的問題[3-5]。文章從熱力學(xué)[6]角度對氫氣還原重晶石進(jìn)行了研究,為企業(yè)的工藝革新提供一定的理論依據(jù)。

    1 原料重晶石分析

    重晶石礦的主要成分為硫酸鋇(BaSO4),含量為94.85%,此外含雜質(zhì)CaSO4、SiO2等,全分析結(jié)果為BaO 62.28%,SO335.7%,SiO22.75%,CaO 0.87%,MgO 0.23%,Al2O30.44%,F(xiàn)eO 0.21%,Na2O 0.55%, SrO 0.6%。重晶石的XRD圖譜見圖1,主要物相為BaSO4和SiO2。

    圖1 重晶石的XRD圖譜

    2 結(jié)果與討論

    2.1 熱力學(xué)理論研究

    2.1.1 不同溫度下礦物的焓變

    從圖2可以看到在500 ℃至1 500 ℃的范圍內(nèi),從熱力學(xué)上看只有BaSO4、Na2SO4和SrSO4可以與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成金屬硫化物,其他以氧化物形式存在的金屬均無法被H2還原,同時(shí)可以看出在該溫度范圍內(nèi)還原順序?yàn)镹a2SO4>BaSO4>SrSO4,Delta G-T線沒有交點(diǎn),說明在熱力學(xué)上不存在選擇性還原。

    圖2 不同溫度礦物焓變

    對于上面的體系,計(jì)算體系反應(yīng)過程的焓變,有Delta G-T線知道在該溫度區(qū)間內(nèi)只有BaSO4、Na2SO4和SrSO4可以與H2反應(yīng),其他物質(zhì)不反應(yīng),且其他氧化物含量較少,近似不參與反應(yīng)的物質(zhì)在整個(gè)過程中只是一個(gè)吸熱與放熱的過程,則體系的焓變可以用下列公式計(jì)算:

    ΔH=∑vi·H生產(chǎn)物i(溫度)-∑vj·H反應(yīng)物j(溫度)-∑vk·H未參與反應(yīng)物質(zhì)i(溫度)

    其中對反應(yīng)物H2預(yù)熱到500 K、600 K……1 800 K,礦物從常溫開始反應(yīng),可以得到圖3所示曲線,可以看到體系總的焓變在不斷增加,隨著通入H2的預(yù)熱溫度不斷增加,體系總的焓變不斷下降。

    2.1.2 不同溫度和通氣量的物相變化

    圖3是按照礦石成分中各種化合物的摩爾比例計(jì)算了100 g礦物與氫氣在500 ℃到1 000 ℃條件下反應(yīng)的焓變,從圖3可以看到整個(gè)反應(yīng)過程中Delta H均為正值,說明整個(gè)反應(yīng)過程在所給的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)為吸熱,但隨著溫度的升高,Delta H值在下降,期中1 100 ℃和1 500 ℃的時(shí)候有突變,說明在該溫度時(shí),體系中的化合物有相變。

    圖3 物相變化

    圖4為整個(gè)體系與H2反應(yīng)時(shí)物相的變化情況,由于Na2SO4和SrSO4含量較少,在圖4中沒有體現(xiàn)出這兩種化合物的變化情況,從圖4中可以看到從通入H2后,H2O隨著H2量的增加呈線性增加,直到氫氣通入量接近1.4的時(shí)候,H2O的變化減小,此時(shí)Barite相基本消失,BaS也基本趨于不變,從圖中A點(diǎn)引平行于橫縱坐標(biāo)的兩條線,交縱坐標(biāo)于0.8,BaS變化線于B點(diǎn),在從B引平行于橫坐標(biāo)的線交縱坐標(biāo)于0.18左右,基本接近于0.2,與化學(xué)反應(yīng)式中1∶4基本接近,但H2O的生成量稍多,說明H2與其他化合物反應(yīng)生成了H2O。

    圖4 氫氣反應(yīng)物相變化

    從圖5看出,隨著反應(yīng)溫度的增加,BaS的生成量下降,Barite相的剩余量下降,直到1 280 K時(shí),Barite相基本消失,說明高溫有利于Barite的分解。

    圖5 溫度對硫化鋇物相變化影響

    2.1.3 低氧分壓有利于BaS生成

    圖6為Ba-S-O的優(yōu)勢區(qū)域圖,可以看到BaS的優(yōu)勢區(qū)域?yàn)檩^低氧分壓,加入H2后,可以與O2進(jìn)行反應(yīng)降低氧分壓,有利于BaS的生成。

    圖6 硫化鋇生產(chǎn)區(qū)域

    2.2 動力學(xué)熱重曲線測定

    非等溫。時(shí)間7 987.8 s,即133 min;溫度從室溫至1 346.526 ℃。

    從數(shù)據(jù)表看,初始質(zhì)量33.4 mg,880 ℃時(shí)累計(jì)失重約5.3 mg,1 000 ℃時(shí)累計(jì)失重約8.6 mg,1 346 ℃時(shí)累計(jì)失重約9.59 mg。失重百分率為9.583 847/33.4=28.7%。理論失重約22.5%,為8.1 g,應(yīng)該轉(zhuǎn)化完全(燒失量)。

    從圖7看出,700 ℃左右開始失重,至855 ℃左右失重速度達(dá)到最快,之后在880 ℃~950 ℃失重減慢,在950 ℃~1 000 ℃范圍又一次快速失重。說明H2還原重晶石有兩個(gè)溫度段的反應(yīng)高峰。

    圖7 熱重曲線圖

    3 結(jié)論

    通過對氫氣還原重晶石的熱力學(xué)和動力學(xué)理論研究,為企業(yè)的工藝革新提供了理論依據(jù)。氫氣還原重晶石溫度對反應(yīng)有較大的影響,適宜的反應(yīng)溫度是860 ℃~880 ℃;原料中的雜質(zhì)會降低硫化鋇的生產(chǎn)率,同時(shí)會消耗還原劑增加物耗,相比較傳統(tǒng)工藝,氫氣還原重晶石溫度低,會降低了物料雜質(zhì)的影響;氫氣作為一種綠色清潔能源,利用氫氣進(jìn)行還原反應(yīng),相比較傳統(tǒng)工藝尾氣處理難度大大降低,同時(shí)也符合國家環(huán)保政策,是一種新型綠色環(huán)保工藝。

    猜你喜歡
    重晶石物相熱力學(xué)
    新疆西昆侖鉛鋅礦中鉛鋅物相分析方法研究
    2016年全球重晶石產(chǎn)量和儲量
    Fe-C-Mn-Si-Cr的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(diǎn)的熱力學(xué)計(jì)算
    上海金屬(2016年1期)2016-11-23 05:17:24
    活塞的靜力學(xué)與熱力學(xué)仿真分析
    電子制作(2016年19期)2016-08-24 07:49:54
    2015年全球重晶石產(chǎn)量和儲量
    廣西通達(dá)重晶石礦山環(huán)境保護(hù)與治理探討
    取向硅鋼脫碳退火氧化層的物相檢測方法研究
    上海金屬(2015年6期)2015-11-29 01:08:49
    一類非奇異黑洞的熱力學(xué)穩(wěn)定性
    脫硫吸附劑物相快速定量分析技術(shù)及其應(yīng)用
    碳酸鹽型滑石物相分析方法研究
    璧山县| 宣城市| 荥阳市| 措美县| 新郑市| 宜春市| 楚雄市| 文安县| 临猗县| 周宁县| 苍山县| 东乡族自治县| 阿城市| 芦山县| 昌宁县| 靖远县| 九台市| 四平市| 论坛| 呼图壁县| 和龙市| 泽普县| 榆中县| 广元市| 寿光市| 鱼台县| 新蔡县| 内丘县| 古蔺县| 视频| 高要市| 舟山市| 沾益县| 浦东新区| 民乐县| 灵石县| 元谋县| 玛曲县| 兴海县| 东港市| 仁布县|