ОБ ИССЛЕДОВАНИИ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Authors

  • СМ Лупинос Украина
  • ДВ Прутцков Украина
  • ОР Бережная Украина
  • ДЮ Дзядок Украина

Abstract

При выполнении технологических разработок в цветной и черной металлургии и других областях достижение оптимальной организации технологического процесса и его максимальной экономической эффективности возможно только на основе использования установленного механизма протекающих в системе гетерогенных химических превращений. К подобным гетерогенным процессам относятся процессы хлорирования минерального сырья и концентратов редких металлов, процессы восстановительной плавки, окислительного обжига, выщелачивания, гетерогенного катализа и другие. Методы изучения кинетики химических реакций отличаются глубиной аналитической проработки, однако применимы в основном для описания бинарных реакций. Известный метод последовательных реакций [1] применим для изучения превращения реагента А в продукт Р через промежуточный продукт В, однако не может быть использован для исследования сложных многокомпонентных систем, в которых могут протекать одновременно несколько процессов, в том числе в разных направлениях. Методы, основанные на фиксировании скорости продвижения реакционной поверхности раздела фаз [2] и на построении морфологических моделей образования и роста зародышей [3], применимы для построения теоретических моделей. Экспериментальные исследования кинетики процессов на основе использования методов однофакторного, дробного факторного и полного факторного анализа [4] позволяют делать лишь косвенные выводы о механизме процесса, последовательности протекающих стадий, скорости той или иной стадии. Предложен способ, который заключается в том, что перед началом исследования твердые реагенты размещают в раздельных реакторах, или в одном реакторе, но раздельно с помощью проницаемых перегородок. Жидкие или газообразные реагенты в смеси или поочередно подают в реактор (или в последовательность нескольких реакторов), последовательно взаимодействуют с одним твердым реагентом, а затем с другим и т.д. При выполнении эксперимента в объеме одного реактора обеспечивается контакт всех реагентов и исключается возможность протекания обратных реакций. В каждом эксперименте по истечении заданной его продолжительности отбирают пробу полученного продукта и после ее анализа рассчитывают скорость процесса взаимодействия. При изменении последовательности расположения твердых реагентов, изменяется периодичность протекающих стадий процесса и его суммарная скорость. Подачу жидких или газообразных реагентов можно осуществлять одновременно при различных соотношениях, либо поочередно, в том числе возможен ввод промежуточных продуктов или других реагентов, не участвующих в исходном процессе. На основании ряда экспериментов с различным порядком расположения твердых реагентов или с изменением состава жидких (газообразных) реагентов можно сделать выводы о скорости отдельных стадий, механизме процесса и его оптимальном технологическом оформлении. Метод использовали для усовершенствования технологии получения хлорида магния из магнезита в шахтных электропечах (ШЭП). В первой серии экспериментов выполняли опыты по хлорированию с разделением восстановителя и оксида магния и размещением их в отдельных реакционных сосудах. Во втором опыте к хлору добавляли кислород, что повлекло увеличение скорости хлорирования в реакторе. В третьем опыте к хлору добавляли диоксид углерода, что привело к дальнейшему росту скорости хлорирования.

References

1. Шмид Р. Неформальная кинетика [Текст] / Р. Шмид, В. Н. Сапунов Пер. с англ. под ред. И.П. Белецкой. – М. : Мир, 1985. – 264 с.

2. Дельмон Б. Кинетика гетерогенных реакций [Текст] / Б. Дельмон; пер. с франц. под ред. В. В. Болдырева. – М. : Мир, 1972. – 556 с.

3. Барре П. Кинетика гетерогенных процессов [Текст] / П. Баре; пер. с франц. под ред. В. В. Болдырева. – М. : Мир, 1976. – 400 с.

4. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. – М. : Наука, 1976. – 279 с.

Published

2017-11-11

How to Cite

Лупинос, С., Прутцков, Д., Бережная, О., & Дзядок, Д. (2017). ОБ ИССЛЕДОВАНИИ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. Pridneprovskiy Scientific Bulletin, 36(548). Retrieved from http://www.rusnauka.com/index.php/rusnauka/article/view/12170