本文關(guān)鍵詞：熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)動力學的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鎂渣作為一種固體廢棄物,具有一定的脫硫能力。盡管通過一定的改性方式,包括水合活化、蒸汽活化、摻混粉煤灰水合等,鎂渣的脫硫性能得到不斷改善,但是,距離實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用依然有一段距離。為了進一步提高脫硫效率,有必要探尋新的改性方法,以便提高鎂渣的有效利用率。本文設(shè)計了熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)裝置,借鑒有關(guān)熾熱渣的激冷處理方式以及液固反應(yīng)的研究方法,在不同鎂渣激冷溫度、水合時間、液固比和水合溫度等條件下進行熾熱鎂渣激冷非連續(xù)水合反應(yīng)和連續(xù)水合反應(yīng)。在水合實驗過程中,研究反應(yīng)漿液的電導率、pH以及反應(yīng)程度隨時間的變化規(guī)律,以獲得水合反應(yīng)特征。采用不同的反應(yīng)動力學模型,通過反應(yīng)程度對水合反應(yīng)進行動力學分析,并獲得相應(yīng)的動力學參數(shù)。為了進一步了解水合樣品的脫硫性能,通過TGA實驗系統(tǒng)進行脫硫?qū)嶒?并獲得脫硫性能與水合程度之間的關(guān)系。借助ICP-AES測定鎂渣的元素組成及折算氧化物含量,采用XRD和SEM研究水合前后以及脫硫前后樣品的物質(zhì)組分與表觀形貌變化,從而獲得初步的反應(yīng)原理。本文的研究結(jié)果如下:(1)水合反應(yīng)過程中,電導率和pH隨反應(yīng)時間經(jīng)歷先迅速增大后趨于平穩(wěn)的趨勢,同時電導率、pH和反應(yīng)程度之間均為指數(shù)關(guān)系。(2)熾熱鎂渣激冷非連續(xù)水合實驗過程可用修正的KD模型描述,結(jié)合水合反應(yīng)程度和反應(yīng)動力學分析,該實驗條件下的最優(yōu)工況為:激冷溫度950℃、水合溫度80℃。(3)熾熱鎂渣激冷非連續(xù)水合反應(yīng)實驗中,隨激冷溫度升高,反應(yīng)由化學反應(yīng)控制變?yōu)閿U散控制,反應(yīng)速率常數(shù)先減小后增大,隨水合溫度升高,反應(yīng)速率常數(shù)增大,活化能為59.37kj/mol,同時獲得了適合此條件下的反應(yīng)動力學方程。(4)熾熱鎂渣激冷連續(xù)水合實驗中,通過正交試驗,獲得實驗范圍內(nèi)的最優(yōu)工況:激冷溫度950℃、液固比8、水合時間8h,三個因素對水合反應(yīng)影響的主次順序為:水合時間激冷溫度液固比。(5)正交試驗的實驗過程可以用修正的kd模型描述,反應(yīng)速率常數(shù)隨液固比的增大而增大,但增大幅度較小,激冷溫度為150℃時反應(yīng)主要為化學反應(yīng)控制,950℃時反應(yīng)受擴散控制,激冷溫度的升高和液固比的增大均使得水合反應(yīng)程度增大、反應(yīng)速率常數(shù)變大。(6)單因素實驗中,水合溫度對水合反應(yīng)的影響可以采用renedo的混合控制模型分析,不同水合階段,反應(yīng)控制步驟不同。早期由化學反應(yīng)控制,后期由化學反應(yīng)和擴散過程共同控制。水合溫度較高時,反應(yīng)由兩者共同控制;水合溫度較低時,反應(yīng)由擴散過程控制。(7)單因素實驗中,可以用avrami動力學方程描述激冷溫度對水合反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)同時存在非均相成核和均相成核。當激冷溫度高于750℃時,激冷溫度越高,結(jié)晶成核速率常數(shù)越低;當激冷溫度低于750℃時,即隨著激冷溫度的降低,結(jié)晶成核速率常數(shù)在不斷增大。同時用avrami方程描述不同水合溫度和不同激冷溫度下的反應(yīng),建立熾熱鎂渣激冷連續(xù)水合反應(yīng)的動力學模型。(8)水合樣品的脫硫?qū)嶒灲Y(jié)果表明,水合反應(yīng)程度和鈣轉(zhuǎn)化率之間為正相關(guān)關(guān)系,熾熱鎂渣激冷連續(xù)水合樣品的脫硫性能優(yōu)于非連續(xù)水合,自然冷卻鎂渣水合樣品的脫硫性能最差。
【關(guān)鍵詞】：熾熱鎂渣 激冷水合 反應(yīng)動力學 脫硫
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X701.3
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題的研究背景和意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 鎂渣脫硫劑及水合改性的研究進展14-15
• 1.2.2 熾熱渣激冷水合的研究15-17
• 1.2.3 液固型反應(yīng)動力學的研究17-19
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 第二章 熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)動力學的研究方法分析20-30
• 2.1 水合反應(yīng)動力學研究方法分析20-23
• 2.2 實驗方案設(shè)計23-30
• 2.2.1 水合實驗設(shè)計25-26
• 2.2.2 脫硫?qū)嶒炘O(shè)計26-30
• 第三章 熾熱鎂渣激冷非連續(xù)水合反應(yīng)動力學分析30-44
• 3.1 物質(zhì)組成及表觀形貌分析30-32
• 3.2 水合參數(shù)對水合反應(yīng)動力學特性的影響32-38
• 3.2.1 激冷溫度對水合反應(yīng)動力學特性的影響32-34
• 3.2.2 水合溫度對水合反應(yīng)動力學特性的影響34-38
• 3.3 水合反應(yīng)動力學參數(shù)確定38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-44
• 第四章 熾熱鎂渣激冷連續(xù)水合反應(yīng)動力學分析44-70
• 4.1 正交試驗及動力學分析44-54
• 4.1.1 正交試驗及結(jié)果分析44-47
• 4.1.2 正交試驗的水合反應(yīng)動力學分析47-51
• 4.1.3 水合反應(yīng)過程機理研究51-54
• 4.2 單因素實驗及動力學分析54-64
• 4.2.1 單因素實驗動力學分析54-62
• 4.2.2 動力學模型建立與驗證62-64
• 4.3 水合方式對水合反應(yīng)動力學的影響分析64-67
• 4.3.1 連續(xù)與非連續(xù)水合方式對水合反應(yīng)的影響64-65
• 4.3.2 鎂渣原料對水合反應(yīng)的影響65-67
• 4.4 本章小結(jié)67-70
• 第五章 水合反應(yīng)與脫硫性能的關(guān)系70-78
• 5.1 水合反應(yīng)程度與脫硫性能的關(guān)系70-75
• 5.1.1 水合樣品脫硫前后的XRD、SEM分析70-72
• 5.1.2 水合反應(yīng)程度與鈣轉(zhuǎn)化率的關(guān)系72-75
• 5.2 水合方式對脫硫性能的影響分析75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-82
• 6.1 研究結(jié)論78-79
• 6.2 研究展望79-82
• 參考文獻82-90
• 致謝90-92
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文92

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本文編號：442211