论文部分内容阅读
菱镁矿这种碳酸盐矿物经过煅烧或精加工可以应用于多种领域。在冶金工业中菱镁矿的应用不仅限于耐火材料方面,作为镁基脱硫剂的原材料也是其一个重要用途。目前铁水预处理所采用的镁基脱硫剂或镁粒经过繁琐的加工致使工业成本很高。在菱镁矿热分解的基础上,通过电场作用于分解产物(MgO)。之后通过电解出的镁对铁水进行脱硫。通过这种方法既可以提高脱硫效率,又可以节省生产成本。根据这种新的镁脱硫方式,菱镁矿在高温条件下分解反应的动力学研究以及对于其自身和电解质的结构分析尤为重要。此文中通过热分析技术中热重法(TG)、微分热重法(DTG)和差示扫描量热法(DSC)三种方法对菱镁矿在高纯N2气氛下的热分解动力学行为,重点对390~700℃下MgCO3(菱镁矿)的热分解反应动力学进行了探究。通过模式配合法中的普适积分法和等转化率法中的Flynn-Wall-Ozawa法相结合的方法确定了动力学“三因子”活化能E,指前因子A和反应机理G(α)。并且应用Material Studios材料计算软件,采用平面波赝势法结合广义梯度近似(GGA)中的PW91算法,对优化后达到基态的晶体结构的能带结构、态密度、布居数三个方面对,对MgCO3(菱镁矿)及电解质(MgO)的成键结构进行研究和比较,为之后的进一步研究提供有力的依据。研究结果如下:1.在整个热分解中,菱镁矿中的MgCO3反应温度区间为390~700℃,宏观上属于一步反应。因此在铁水环境(1350℃)中由于快速的热传导能够迅速分解。2.在MgCO3(菱镁矿)的分解区间内进行动力学分析。首先通过最小二乘法对模式配合法得到的结果进行拟合,从而获得较匹配的几个机理函数,在通过FWO法得出整个反应中不同转化率下的E值。通过预测曲线与实验曲线确定出MgCO3(菱镁矿)的反应机理为三维扩散模型:23/1?????])1(1[)(G。活化能范围为165.26kJ·mol-1~170.78 kJ·mol-1。3.对MgCO3(菱镁矿)及MgO的的能带结构、态密度、布居数三方面的分析对比发现,两者均为绝缘体,在晶体基态状态下MgCO3(菱镁矿)中的O-Mg键的成键能大于MgO中的O-Mg键,在键断裂时后者的O-Mg更容易断裂。