The article shows connection of physical-chemical and warm physical processes of coal-off of wastes of production of aluminum for period of semi fall.


Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Доповіді Академії наук Республіки Таджикистан

    Наукова стаття на тему 'Аналогія між фізико-хімічними і теплофізичними процесами при обезуглероживание відходів виробництва алюмінію'

    Текст наукової роботи на тему «Аналогія між фізико-хімічними і теплофізичними процесами при обезуглероживание відходів виробництва алюмінію»

    ?Доповіді АКАДЕМІЇ НАУК РЕСПУБЛІКИ ТАДЖИКИСТАН __________________________________2007, том 50, №4 ______________________________

    ФІЗИЧНА ХІМІЯ

    УДК 669.054-669.71

    А.А.Сулейманов, член-кореспондент АН Республіки Таджикистан Х.С.Сафіев, академік АН Республіки Таджикистан У.М.Мірсаідов АНАЛОГІЯ МІЖ ФІЗИКО-ХІМІЧНИМИ І теплофізичних процесів ПРИ обезуглероживание ВІДХОДІВ ВИРОБНИЦТВА

    АЛЮМІНІЮ

    Очищення домішок відходів (вуглецю) алюмінієвого виробництва методом випалу здійснюється в печі з обертовим циліндричним барабаном [1-3].

    Для встановлення зв'язку між фізико-хімічними та теплотехнічними показниками процесу зневуглецювання в печі випалу приймаємо відповідність характеру зміни ступеня обезуглероживания зміни константи хімічної реакції окислення вуглецю.

    Ступінь обезуглероживания відходів в циліндричному барабані печі випалу залежить від теплофізичних показників твердих частинок в рухомому шарі і навколишнього газо-пилоповітряної середовища і може бути представлена ​​у вигляді:

    С = С0 ехр

    а

    (1)

    з pH

    де: С - початкова концентрація вуглецю в твердому відході, в%;

    С - концентрація вуглецю в момент часу т, ч, в%; с - теплоємність матеріалу, ккал \ кг • гр; р - насипна щільність частинок твердих відходів, кг / м3;

    Н - висота рухомого шару, м; а - коефіцієнт тепловіддачі, ккал / мМ • год • До .

    Нехай початку часу надходження матеріалу (відходів) в піч відповідає: т0 = 0, концентрація вуглецю С0 і температура сировини Г0 = 273 К. Процес зневуглецювання в печі випалу проводиться при технологічно допустимої температури газо-пилоповітряної середовища близько ТГ = тисячі сімдесят три К, так як перевищення цієї температури призводить до порушення технологічного режиму випалу.

    Температура твердих частинок в рухомому шарі, починаючи з моменту часу після надходження в робочий простір печі т0 = 0, підвищується в напрямку руху, і для

    процесу нагріву справедлива залежність зміни константи швидкості хімічному реакції Аррениуса [4]:

    к = А ехр

    .е_

    ят

    (2)

    де: Е - енергія активації, кал / моль, Я - газова постійна, кал / К | моль, Т - абсолютна температура, К, А - предекспоненціальний множник, що має ту ж розмірність, що і константа швидкості, і для реакції першого порядку, виражена в зворотних хвилинах. Залежності (1) і (2) у відносних величинах мають вигляд:

    і

    г З

    З = - = ехр

    З

    а

    60 | єрі

    (3)

    ,е_

    ят

    -1

    (4)

    де: кг - константа реакції при температурі Тг, хв

    Графіки, побудовані по залежностям (3) і (4), наведені на рис. 1.

    Мал. 1. Зміна концентрації вуглецю по довжині обертової печі випалу.

    Як видно з графіків, наведених на рис. 1, знеособлені залежності (3) і (4) практично збігаються. Це дозволяє зробити важливий висновок: кінетика процесу зневуглецювання відходу, описана теплофизическими параметрами, подібна зміни константи швидкості хімічної реакції, тобто існує кількісний зв'язок між фізико-хімічних і теплофізичними параметрами в процесі окислення вуглецю.

    Тоді справедливо рівняння:

    1 - З

    = 1

    або

    к = 1 - С. (5)

    Розділивши праву і ліву частини рівняння (5) на безрозмірну концентрацію С, по-

    лучім

    до 1 - З

    З З

    (6)

    Рис.2. Зміна константи швидкості реакції і концентрації вуглецю в відносних координатах.

    Після підстановки в рівняння (6) вираження (3) і (4) отримаємо:

    ^ а

    яг

    1 - е

    ?рк

    -рр

    або:

    (7)

    Вимагатимемо, щоб ступінь лівій частині рівняння дорівнювала нулю, тобто умова, при якому термодинамічний стан системи визначалося б теплофизическими параметрами, тоді справедливо

    Е

    а

    +

    КГ Срі

    г = 0

    або

    Е

    а

    г

    (8)

    ЯГ Срі

    Визначимо час г, при якому встановлюється зв'язок між фізико-хімічними і теплофізичними процесами, для цього перепишемо рівняння (7) з урахуванням (8):

    е 0 = есрІ -1

    або

    а

    а --г *

    есрІ = 2. (9)

    Прологаріфміровав вираз (9) і вирішивши щодо г », отримаємо

    Срі

    або

    а, "-р, = 1п2

    Срі тоді

    0.693

    г * =--------

    а

    Срі

    Отримане рівняння (9) по запису збігається з виразом періоду напіврозпаду Гу2, тобто часом, необхідним для того, щоб прореагувала половина початкового

    кількості. З розгляду кінетики реакції першого порядку залежність щодо визначення періоду напіврозпаду має вигляд:

    0.693

    г1 / 2 = ~ Т ~ '

    тоді для періоду напіврозпаду справедливо рівність:

    а

    к = |

    60ерІ

    Таким чином, при відомих теплофізичних параметрах процесу зневуглецювання можна визначити константу швидкості хімічної реакції.

    Таджицький технічний Надійшло 03.09.2007 р.

    університет ім.акад.М.С.Осімі,

    Агентство з ядерної та радіаційної безпеки АН Республіки Таджикистан

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Патент № 005302 (Євразійський) Піч Сулейманова. Ерматов А.Г., Мірсаідов УМ., Сафієв Х.С., Сулейманов А.А. і ін., 2004.

    2. Мірсаідов УМ., Сафієв Х.С., Азізов Б.С., Сулейманов А.А. та ін. - ДАН РТ, 2002 т. 45, № 1112, С.6-12.

    3. Сулейманов А.А., Рузіев Д.Р., Сафієв А.Х., Азізов Б.С., Мірсаідов У.М. - ДАН РТ, 2005, т. 48, № 9-10, с. 68-71.

    4. Даніельс Ф., Олберті Р. Фізична хімія. М .: Мир, 1978, 645 с.

    А.А.Сулаймонов, Х, .С.Сафіев, У.Мірсаідов МОНАНДІІ комбайнів Раванда ^ ОІ ФІЗИКИ - КІМІЁВЙ ВА ГАРМІФІЗІКЙ зимовий АЗ КАРБОН ОЗОДКУНІІ партії ^ ОІ ІСТЕХ, СОЛІ АЛЮМИНИЙ

    Дар мак; олу алокді комбайнів протсесх, ои фізико-кіміёвй ва гарміфізікіі аз карбон озодкуніі партовх, ои істех, солі алюміній дар Німа давраі так; сімшавй оварда шудааст.

    A.A.Sulaimonov, Kh.S.Safiev, U.M.Mirsaidov ANALOGY OF PHYSICAL-CHEMICAL AND WARM PHYSICAL PROCESSES OFF-COAL OF WASTES OF PRODUCTION OF ALUMINUM

    The article shows connection of physical-chemical and warm physical processes of coal-off of wastes of production of aluminum for period of semi fall.

    З58


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити