黄铁矿在CO_2气氛下非等温氧化转化及动力学分析

黄芳, 况怡婷, 张立麒, 米铁, 辛善志, 刘晓烨

燃烧科学与技术 ›› 2024, Vol. 30 ›› Issue (01) : 82-90.

黄铁矿在CO_2气氛下非等温氧化转化及动力学分析

  • 黄芳, 况怡婷, 张立麒, 米铁, 辛善志, 刘晓烨
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摘要

针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO_2气氛下的转化行为.结果发现,黄铁矿在CO_2气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应,n=1/2),活化能低于其在N_2气氛下近30 k J/mol,为220.27 k J/mol,随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散,n=1/2)活化能与其在N_2(177.27 k J/mol)下接近为178.1 k J/mol;温度高于690℃,随着升温磁黄铁矿缓慢失硫,CO_2逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO_2和CO;820~1 150℃经历双峰失重峰阶段,820~1 020℃,氧化气体产物SO_2大量生成且在约1 000℃达到体积浓度峰值;最后1 020~1 150℃,坩埚中残留物大量与CO_2持续氧化反应失重形成SO_2和CO,坩埚中形成复杂物相体系,铁硫化物和铁氧化物共存(或共融).CO_2参与黄铁矿产物转化失重阶段活化能分别为180.94 k J/mol、229.69 k J/mol和243.46 k J/mol,动力学机制均为成核与生长(n=1).

关键词

黄铁矿 / 非等温 / CO_2 / 氧化转化 / 动力学

中图分类号

TQ534

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黄芳, 况怡婷, 张立麒, 米铁, 辛善志, 刘晓烨. 黄铁矿在CO_2气氛下非等温氧化转化及动力学分析. 燃烧科学与技术. 2024, 30(01): 82-90

基金

国家自然科学基金资助项目(51706085); 湖北省教育厅高校中青年创新团队资助项目(T201420); 江汉大学“四新”专项基金资助项目(2022SXZX05)

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