دانلود تحقیق ترشوندگی گرافیت تا سرباره وسینتیک واکنش

قسمت اول، سینتیک و مکانیسم واکنش احیای Feo مذاب

w.Siddigi,B.Bhoi,R.K.Paramguru, V.sahaj walla, and O.Ostrvski این نوشته، نتایجی در رابطه با سینتیک ومکانیسم کاهش Feo با گرافیت ارائه می دهد، این اطلاعات از تحقیقات تجربی(آزمایشی) در مورد ترشوندگی گرافیت با سرباره مذاب حاوی Feo بدست آمده اند. نرخ احیا Feo با اندازه گیری میزان گاز Co حاصل از کاهش Feo تعیین می شود. وآزمایش ها با تجهیزات یکسانی در روش قطره چبنده انجام می گیرد.Sessile drop opparatos واکنش احیاء با تماس مستقیم سرباره و گرافیت شروع می شود. Co تولید شده و به درون قطره سرباره مذاب پخش می شودو با عث کف کردن سرباره می شود احیاء بیشتر Feo اغلب از طریق احیا غیرمستقیم ادامه می یابد. مشخص شده است که نرخ احیا به میزان Feo ابتدایی بستگی دارد.

افزایش دما ،نرخ واکنش بالا می برد. واکنشی با انرژی اکیتواسیون 112.18 kg mol ای نتایج نشان میدهند که احتمالا، انتقال Feo  به فاز سرباره مذاب آهسته ترین مرحله است. (در زمانی که کار انجام می شد، Dr,Dr,Mr,Dr در مدرسه علوم مهندسی ،‌دانشگاه sydney 2.52 ,New svth wales استرالیا بودند و Dr در آزمایشگاه محلی f510B Bhrbonewar هند بوده است. نوشته در 1999 Dec 16 رسید و در 20 April 2000 پذیرش شد.

2000 lom commuincation Ltd.

مقدمه:

نسل کنونی فرآیند حمام مذاب برای تولید آهن، به میزان زیادی به بر هم کنش سرباره و کربن بستگی دارد، چرا که (N%40) آهن با زغال نیمسوز پراکنده در فاز سرباره احیا می شود.

بنابراین فصل مشترک کربن سرباره مهم فرض می شود.

در آن جا باید شوندگی مناسبی بین سطح کربن جامد و سرباره مایع ایجاد شود تا تماسی مناسب برای ایجاد واکنش داشته باشیم.

همچنین سینتیک و مکانیسم واکنش نیز به این فصل مشترک وابسته است.

در این نوشته، مولفین حاضر، ترشوندگی گرافیت با سرباره Cao,sio2-Al2o3 –Feo-Mgc را با استفاده از تکنیک قطره چسبیده مورد مطالعه قرار دادند

تاثیر پارامترهای مختلی از جمله ،ترکیب سرباره (Fe,Mg,sio2) دما و نوع گرافیت برترشوندگی تحقیق شد. مشخص شد که دو مورد مهم تر اثرگذار بر تر شوندگی، میزان Feo

 دو سرباره ودما هستند. تساوی 1 به عنوان واکنش اصلی در رابطه با ترشوندگی سطح گرافیت با سرباره مذاب حاوی Feo ذکر می شود:

Feo+c=Fe+Co

ترشوندگی به دو کلاس گسترده ترشوندگی فیزیکی وشیمیایی تقسیم می شود. در ترشوندگی فیزیکی نیروهای فیزیک بازگشت پذیر مثل وان در والنس ونیروهای پراکندگی گسترش انرژی جذابه لازم بریا تر شدن سطح را فراهم می کند. در حالی که در ترشوندگی شیمیایی، واکنشی در فصل مشترک جامد ،مایع صورت می گیرد که به همراه انتقال جرم ،علت اصلی ترشوندگی هستند.

مورد دوم که به عنوان واکنش ترشوندگی نیز مشخص می شود، موضوع را با فرایضی شرح می دهد.

در حال حاضر بنا به اطلاعات مولف، تئوری کاملا مناسبی برای شرح واکنش ترشوندگی وجود ندارد، اگر چه نوشته ها [4-12] هستند که به واکنش ترشوندگی اغلب برای فصل مشترک فلز مذاب ماده دیرگذار پرداخته اند.

ابزار اندازه گیری پذیرفته شده ترشوندگی برای قطره مایع بر روی سطح جامد، زاویه تماس است. برای یک سیستم بدون واکنش، پالانس نیروهای کشش سطحی تساوی 10vng را بصورت زیر نتیجه می دهند :

 به ترتیب نیروهای کششی سطحی بخار/جامد، بخار/مایع، مایع/جامد هستند. وقتی پارامتر ترشوندگی  بزرگتر از صفر باشد. انتظار می رود سیستم ترشونده باشد. وقتی واکنشی در فصل مشترک رخ می دهد، انرژی آزاد واحد سطح و در واحد زمان تغییر می کند و همچنین ترشوندگی را تسهیل می کند.

در این مورد تساوی loung 2 باید برای این محرک تصحیح شود. به طبق نوشته بیان [10]Laurent  ،کمترین زاویه  ممکن در سرسیستم شامل واکنشی با رابطه زیر مشخص می شود

زاویه تماس مایع بر روی،زیرین در نبود هیچ واکنش است.

 تغییر در انرژی های سطحی، که حاصل از واکنش فصل مشترک است.

را به حساب می آورد. و  یعنی تغییر در انرژی آزاد در واحد سطح که توسط واکنش در اولین همسایگی فصل مشترک( مایع/لایه زیرین) آزاد می شود.

در کل این نشان می دهد که ،یکی از فاکتور اصلی تاثیر گذار بر ترشوندگی در حالت ترشوندگی شیمیایی است.

به هر حال، اندازه گیری این مقدار کمی ، از آزمایش ها ومحاسبات تئوری، سخت است.

در واقعیت، این سختی در ایجاد تناظر واکنش فصل مشترک (وابسته به زمان) و سینتیک ترشوندگی همچنان باقی است.

این مطالعه، قصد دارد ترشوندگی طبیعت گرافیت با سرباره مذاب را تحقیق کند و همچنین را بطه بین سینتیک و مکانسیم احیا آهن از سرباره حاوی Feo  بوسیله کربن را درک می کند.

بخش اول (این مورد) مربوط به سینتیک ومکانسیم واکنش (1) است ، در حالی که  بخش 12 مورد بعدی) مربوط به ترشوندگی و ارتباط آن با تشکیل دهنده ها می شود.

گرچه ، تحقیق دراشل آزمایشگی، در ارتباط با واکنش Feo در سرباره مایع بوسیله کربن از دهه [13-2f]1950 انجام می شده است. ولی مکانیسم واکنش پدیده فصل مشترک همراه هنوز کاملا واضح نیست.

مکانیسم احیا Feo از سرباره مایع با کربن جامد، کمی پیچیده است. دو واکنش زیر ممکن هستند:

احیا مستقیم Feo مذاب با کربن جامد:

(گاز co2 + (فلز)Fe (جامد )C+ (در سرباره مذاب) Feo

احیا غیرمستقیم Feo مذاب با گاز co.

(گاز)Co2 +(فلز)Fe( گاز Co (+ (در سرباره مذاب) Feo

در مورد احیا غیرمستقیم، گاز Co (کاهنده)، با گاز شدن کربن و یا واکنش Boundered با تولید می شود و 2co =(گاز) co2 +جامد C

مشاهده شده است که [24] کرهاله گاز فورا در فصل مشترک carbon /سربار شکل می گیرد وسپس مخلوطی از واکنش های 4و5احیا مستقیم را شرح می دهند.

نرخ این واکنش های همگن را میتواند با انتقال جرم و یا واکنش های شیمیایی بر طبق موارد زیر، در فصل مشترک کنترل کرد.

مرحله 1: نفوذ Feo  در فاز سرباره از طریق مرز در فصل مشترک سرباره-گاز

مرحله 2 : واکنش (4) در فصل مشترک گاز/ سرباره .

مرحله 3:نفوذ Co2 در فاز گازی تا فصل مشترک گاز /کربن

مرحله 4:واکنش (5)Bounderd در فصل مشترک گاز/کربن.

مرحله 5: نفوذ Co در فاز گازی تا فصل مشترک سرباره/گاز

بنابراین ،مولفین مختلف، مکانیسم های مختلفی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایشات خود برای کنترل نرخ سرعت لازم دانستند.

در یک مورد، انتقال جرم با جریان کانوکشن بوسیله تولید Co به عنوان کنترل کننده نرخ به وسیله بعضی مولفن در نظر گرفته شده [13-15,24,26,27] در حالی که مرحله [2] توسط بعضی از دیگر مولفین مرحله تعیین کننده سرعت (تحت شرایطی) در نظر گرفته می شود.[16,23].

بعضی نیز واکنش Bovnelerd (مرحله 4) را تعیین کننده سرعت فرض می کنند. [20,21] در کل دیده می شود که به علت ذات پیچیده واکنش وتنوع وضعیت های آزمایش، هیم موافقت کلی بین مولفین در مورد مکانیسم واکنش و مرحله محدودکننده نرخ وجودندارد.