锆英砂碱熔分解机制函数及动力学参数研究

摘要

根据差示扫描量热仪(DSC)测得的DSC曲线,对非等温动力学微分方程采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth法拟合实验数据,逻辑选择确定锆英砂碱熔分解反应的最可几微分机制函数。采用扫描电子显微镜(SEM)对锆英砂及碱熔分解产物的表面形貌进行分析。研究结果表明:锆英砂碱熔分解反应在分解深度为0.01~0.10范围内时,最可几微分机制函数为f(a)=(1-a)2,表观活化能和指前因子分别为245.42 k J·mol^(-1)和1×10^(13.2)s-1。当分解深度为0.28~0.66时,最可几微分机制函数转变为f(a)=3/2[(1-a)^(-1/3)-1]^(-1),表观活化能和指前因子转变为163.90 k J·mol^(-1)和1×10~7.1s^(-1)。锆英砂碱熔分解反应最初先在锆英砂的外表面发生反应,为化学反应控速。随着碱熔分解反应的进行,锆英砂表面不断被产物层包裹,越来越厚的产物层对反应物质点扩散的阻碍作用增加,氢氧化钠的质点必须扩散到锆英砂颗粒内部进行反应。此时,反应阻力主要来源于扩散,反应机制转变为三维扩散,球形对称,扩散控制过程。