В настоящей работе использован данный метод расчета кинетических параметров эндотермических и экзотермических процессов, в которых энергия активации рассчитывается по кривой ДТА. При этом предлагается использовать этот метод для расчета Еакт процессов взаимодействия богатого титанового шлака с различными металлическими восстановителями для процесса плавки высокопроцентного ферротитана марки ФТи60.
Неизотермический нагрев осуществляли на дериватографе системы F.Paulik, J.Paulik, L.Erdei Derivatograph Q-1000 в диапазоне температур 25-1000°С со скоростью нагрева 10°С/мин в атмосферных условиях. Предварительно измельченная навеска пробы в количестве 1-3г помещалась в корундовый тигель и устанавливалась на аналитические весы, расположенные в печи. По мере повышения температуры в печи дериватографа, пишущее устройство регистрирует все происходящие в пробе физико-химические изменения в виде кривых линий Т, ТГ и ДТА на термограмме. В пробе измеряется температура (Т), изменение веса (ТГ) и изменение содержания тепла (ДТА) исследуемого вещества в зависимости от времени.
Рисунок 1 – Дериватограммы БТШ: а) с Al-порошком; б) с ФСА;
в) с комплексным восстановителем (Al+ФСА)
Термографическому анализу в атмосферных условиях подвергались три шихтовые смеси, состоящие из БТШ с алюминием, ферросиликоалюминием (ФСА) и комплексным кремнеалюминиевым восстановителем [4].
Таблица 1 – Термические эффекты, ºС
№
пика
|
Материалы
|
Примечание
|
а)
|
б)
|
в)
|
1
|
110
|
110
|
120
|
Удаление естественной влаги
|
2
|
580
|
570
|
580
|
Переход из α-кварц в β-кварц
|
3
|
660
|
660
|
660
|
Плавление алюминия
|
4
|
880
|
880
|
880
|
Переход из α-титана в β-титана
|
На основании определения значений температур и величины отклонения кривой ДТА от заданного направления построены зависимости в координатах lg∆t – 1/T для каждого термического эффекта и по тангенсу угла наклона прямой зависимости lg∆t – 1/T рассчитаны величины Еакт процессов, соответствующих пикам на дериватограммах. На рисунке 3 изображен результаты линеаризации восходящей ветви пика ДТА в координатах lg∆t – 1/T. Результаты расчета приведены в таблице 2.
а) б) в)
Рисунок 1 – Зависимость высоты подъема пика кривой ДТА для соответствующей температуры в полулогарифмических координатах от обратной температуры: а) БТШ +Al-пор.; б) БТШ + ФСА;
в) БТШ + комплексный восстановитель (Al+ФСА)
Таблица 2 – Значения кажущейся энергии активации определенной по
тангенсу угла наклона прямой зависимости lg∆t – 1/T
№
|
Материал
|
Уравнение
|
Коэфф.
корр. R
|
Еакт,
кДж/моль∙К
|
Температурный интервал, оС
|
1
|
БТШ+Al
|
lnΔt=-1122,9/Т+14,02
|
0,9429
|
21,51
|
550-580
|
lnΔt=-6234,7/Т+69,28
|
0,9867
|
119,38
|
630-660
|
lnΔt=-2372,4/Т+22,16
|
0,9697
|
45,43
|
830-880
|
2
|
БТШ+ФСА
|
lnΔt=-5199,5/Т+63,82
|
0,9722
|
99,56
|
545-570
|
lnΔt=-2092,8/Т+23,87
|
0,9628
|
40,07
|
600-660
|
lnΔt=-2988,5/Т+27,76
|
0,9832
|
67,49
|
840-870
|
3
|
БТШ+(Al+ФСА)
|
lnΔt=-3926,5/Т+48,13
|
0,9961
|
84,34
|
540-580
|
lnΔt=-5933/Т+66,06
|
0,9601
|
113,61
|
630-660
|
lnΔt=-4809,1/Т+43,23
|
0,9706
|
119,55
|
840-880
|
Список использованных источников
Е.Э. Абдулабеков, С.О. Байсанов, И.Я. Корсукова. Исследование процессов спекания методами неизотермической кинетики // Мат-лы межд. науч.-практ. конф., посв. 80-летию Е.А. Букетова «Академик Е.А. Букетов – ученый, педагог, мыслитель»., т.3. Караганды, 2005. С. 302-306.
Байсанов А.С., Такенов Т.Д., Толымбеков М.Ж. и др. Определение величины энергии активации фазовых превращений в железомарганцевых рудах // Там же. С.76-81.
А.Ф. Зацепин, А.А. Фотиев, И.А. Дмитриев. Об оценке кажущейся энергии активации экзотермических процессов по дериватографическим данным // Журнал неорганической химии, XVIII, вып.11, 1973 – С.2883-2885.
Е.У. Жумагалиев, Н.З. Нургали, С.О. Байсанов и др. Физико-химические превращения в богатом титановом шлаке, полученного при плавке ильменитового концентрата // Мат-лы 2-ой респ. науч. конф. молодых ученых «Инновационное развитие и восстребованность науки в современном Казахстане» – Алматы, 2008. – С. 97-100.
Достарыңызбен бөлісу: |