微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算

采用微波失重在线检测装置和XRD分别分析了褐铁矿与生物炭升温至923K的失重变化及微波焙烧前后的矿相变化；同时基于褐铁矿微波还原焙烧升温失重曲线，采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和Coats-Redfern积分法，计算了褐铁矿在不同温度段的反应动力学参数.结果表明，褐铁矿与生物炭在923K的还原温度下转变为磁铁矿，同时生成少量的硅酸亚铁(Fe2SiO4)；其微波还原焙烧过程分为3个阶段进行，在366~470K，反应的表观活化能(E1)分别为30.7和26.3kJ/mol，反应机理符合反应级数函数，属于化学反应控制；在470~650K，表观活化能(E2)分别为40.3和33.1kJ/mol，反应机理符合Avrami-Erofeer函数，是随机成核和随后生长的化学反应控制；在650~825K，表观活化能(E3)分别为52.4和52.9kJ/mol，反应机理符合Zhuralev-Lesokin-Tempelman函数，属于三维扩散控制.