不可逆過程熱力學(xué)在冶金中的應(yīng)用研究.pdf

1、冶金過程存在著大量的不可逆現(xiàn)象。例如，火法冶金和濕法冶金的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)都是不可逆過程。應(yīng)用不可逆過程熱力學(xué)理論研究冶金體系發(fā)生的不可逆過程，具有重要的理論和實際意義。 應(yīng)用不可逆過程熱力學(xué)理論，根據(jù)不可逆過程熱力學(xué)力和熱力學(xué)通量之間存在函數(shù)關(guān)系的假設(shè)，建立了均相只存在單一化學(xué)反應(yīng)體系的不可逆過程熱力學(xué)的化學(xué)反應(yīng)速率方程。和線性熱力學(xué)不同的是方程中含有高次項。將建立的動力學(xué)方程應(yīng)用于氣相體系中的化學(xué)反應(yīng)-水煤氣反應(yīng)和一氧化

2、氮的氧化反應(yīng)。對于水煤氣反應(yīng)而言，得到與實驗數(shù)據(jù)吻合的五次關(guān)系式；而一氧化氮的氧化反應(yīng)，則得到與實驗數(shù)據(jù)吻合的三次關(guān)系式。將建立的動力學(xué)方程應(yīng)用到液相反應(yīng)體系中去，對于高錳酸鈉氧化苯酚和苯胺的反應(yīng)，均得到了在不同初始條件下，與實驗數(shù)據(jù)吻合的三次關(guān)系式。 利用不可逆過程熱力學(xué)理論推導(dǎo)了擴散過程的動力學(xué)方程，描述了三組分溶液的耦合擴散，利用Hankel變換，求出了解析解，通過實例計算和分析，說明當(dāng)交互擴散系數(shù)達(dá)到主擴散系數(shù)的5％～7

3、％時，耦合擴散對組分遷移和濃度的影響不容忽略。 建立了均相存在化學(xué)反應(yīng)和擴散體系的動力學(xué)反應(yīng)方程，將建立的方程應(yīng)用于雙氧水分解反應(yīng)，得到了298K以及308K和實驗數(shù)據(jù)吻合的四次關(guān)系式，并分析了溫度對擬合關(guān)系式次數(shù)的影響。 建立了液-液相反應(yīng)體系化學(xué)反應(yīng)控制、擴散控制、化學(xué)反應(yīng)和擴散共同控制的動力學(xué)方程。在渣金體系的氧化錳還原反應(yīng)中應(yīng)用動力學(xué)方程，得到了和實驗數(shù)據(jù)吻合的三次關(guān)系式。對于無固體產(chǎn)物生成的氣-固相反應(yīng)建立了化

4、學(xué)反應(yīng)、擴散以及化學(xué)反應(yīng)和擴散共同為限制步驟條件下的動力學(xué)方程，將動力學(xué)方程應(yīng)用于二氧化鈦加碳氯化的反應(yīng)，在1073K和1273K得到了與實驗結(jié)果吻合的二次擬合關(guān)系式，討論了溫度和唯象系數(shù)之間的關(guān)系。建立了固-固相反應(yīng)的動力學(xué)模型，并應(yīng)用于固相合成鈦酸鍶反應(yīng)，證明了在1061K～1207K范圍內(nèi)，固相合成鈦酸鍶反應(yīng)主要由擴散控制。應(yīng)用于二氧化硅和碳酸鋇反應(yīng)，得到了與實驗吻合的四次關(guān)系式。建立了浸出過程的動力學(xué)模型，研究了三氯化鐵溶液浸出