1第六章液固反应动力学§6.1特点§6.2处理方法§6.3外扩散传质§6.4内扩散传质§6.5动力学区内进行的反应§6.6浸出动力学研究方法§6.7液固反应的界面现象§6.8电极反应动力学§6.9金属、硫化物和氧化矿浸出2§6.1特点1用气-固反应规律(不同点:由于液体粘滞力,使对流传质可能性减小)2一般为不可逆反应,内扩散阻力较大。§6.2处理方法1气-固反应规律2(薄膜理论)相间传质理论DkkCkNk1D—扩散系数—“”推动力,传质系数—传质阻力气相扩散0)(1液相扩散外扩散)(2固相扩散内扩散主体lCBAAABgls有气相参加的浸出过程3§6.3外扩散传质6.3.1.l–s反应(假设化学反应步骤快,)关键是求出δ1=?旋转圆盘流体动力学→多相动力学→旋转电极(电极过程动力学)建立在薄膜理论之上,即电极表面存在一层滞留膜,传质阻力集中在滞留膜层,且粘度,D扩散系数10101CDCkJJ外0sC16.16131D2146.3.2使用范围211)ω很小时,R(圆盘半径)2)ω很大时,(5410~10Re)强制对流,薄膜被破坏,就不再适用。6.3.3基本特征(用来判别外扩散)1)搅拌对反应速度有影响;2)过程速度与反应物的浓度成线性关系010CCDJ(a.液相足够大,b.反应时间足够短,从而C0几乎不变)3)如果固-液相对速度为常数时,δ=常数,16.16131D;4)表观活化能小,E=8-16molKJ/。5§6.4内扩散传质6.4.1反应)()()()(ldDscClbBsaA如,)()()()(423324lWONasCaCOlCONasCaWO多孔气-固反应方法处理孔隙率:反产sSVVacz.产反反产反反产产MMacMMac..sV—摩尔体积M—摩尔质量z<1,疏松多孔(例有脉石成分);z>1,致密(例硫化矿);z<<1,无内阻力。6sdtdGdtd.0DCJSJdtdG.产产022DC2102tCD产tDCSSG产产产02.6.4.2.过程模型δ—扩散层厚度,即是产物层厚度(由于厚度增大速度与产物的增大速度成正比)两式联合,积分得:求出,001/=2DCJDCt产产7210tCDJ210CJ6.4.3.特征:1)保持反应物产物浓度恒定,浸出速度不断下降。2)3)活化能低E=8~20KJ/mol86.4.4.内外扩散传质比较外扩散内扩散1)搅拌有影响无2)C00CJ210CJ3)恒定搅拌J与t无关21tJ9§6.5动力学区内进行的反应动力学区:反应速度不受扩散控制两种控制机理:1.化学反应控制2.吸附控制特征:1.它与搅拌条件无关;2.表面积不变,反应物和产物的浓度不变时,过程速度和过程持续时间的长短无关;3.反应速度受温度影响大,活化能40~300KJ/mol。10§6.6浸出动力学研究方法6.6.1实验方法1)粉末法:适用于细小物料。2)旋转圆盘法:机理研究、测参数经常1)2)联用:先用2)→基础研究;再用1)→工艺过程。6.6.2数据处理:1)动力学方程:化学反应速率方程,传质微分方程,菲克第一定律。2)表观活化能和表观反应级数11、表观活化能阿累尼乌斯公式或—反应速度常数,C为常数,表观活化能。取两个不同温度,从实验求出求出或由一系列不同温度k值对1/T作图,由斜率求出活化能。反应级数:CRTEkaln)exp(RTEAkakaE12,TT12,kk)11(ln1221TTREkkaaEnAAkCdtdCACnklglglg12方法一:由对作图求出n=?的求法:从浓度–时间曲线求t1,t2,t3时切线,斜率为1,2,3AClglgtAC2t1t13方法二:只求t→0时(即反应开始时)的速率0,10)(,20)(……对10)(AC,20)(AC……作图,求出n优点:CA0为已知,不必测定。反应刚开始,可避免副反应出现。0值较大,测量相对误差较小。146.6.3注意点:1)反应物的初始浓度可能改变反应机理(反应控制步骤)n>1,C0↗,可能由化学反应控制向传质步骤控制转质;n<1,C0↗,传质→化学反应。2)搅拌速度大,消除传质阻力。如难达到足够的传质速度,可用旋转圆盘;3)测出的是表观反应级数,表观活化能;4)模型只适用于单一颗粒。15§6.7液–固反应的界面现象界面优先腐蚀现象:应力腐蚀、接触腐蚀、晶间腐蚀晶面扰动促进传质。16§6.8电极反应动力学(简化版)金属提取可通过电解提取(electrowinning),或提纯(electrolyticrefini...