鉍粉低溫氧化制備氧化鉍的理論與工藝研究.pdf

1、三氧化二鉍廣泛地應(yīng)用于化工催化、阻燃、功能陶瓷、醫(yī)藥合成、能源材料等領(lǐng)域。現(xiàn)有氧化鉍制備工藝以金屬鉍高溫氧化法以及鉍鹽煅燒分解法和水解沉淀法為主，分別存在能耗高、設(shè)備要求嚴(yán)、NxOy污染、工藝流程長(zhǎng)、廢水量大等問(wèn)題。因此，本文提出了鉍粉低溫氧化法制備氧化鉍新工藝，并對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出一些有意義的結(jié)論：
　　 熱力學(xué)分析結(jié)果表明，鉍粉氧化反應(yīng)在熱力學(xué)上很容易進(jìn)行，平衡系數(shù)大，熱力學(xué)推動(dòng)力強(qiáng)。在鉍粉低溫氧化動(dòng)力學(xué)研究中，分別考

2、察了空氣流量、氧化溫度、鉍粉粒度對(duì)鉍粉氧化速率的影響。研究結(jié)果表明，較高的氧化溫度和較小的鉍粉粒度有利于鉍粉氧化反應(yīng)的快速進(jìn)行，而在8～48L/h范圍內(nèi)空氣流量對(duì)鉍粉氧化反應(yīng)速率的影響很小。整個(gè)鉍粉氧化過(guò)程符合未反應(yīng)收縮核模型，且在不同的時(shí)間段呈現(xiàn)不同的速率控制機(jī)制：反應(yīng)起始階段為化學(xué)反應(yīng)控制，反應(yīng)的后期則為固體產(chǎn)物層內(nèi)擴(kuò)散控制，反應(yīng)中期則為兩者的混合控制。化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)其表觀活化能為55.19kJ/mol，鉍粉粒徑的反應(yīng)級(jí)數(shù)為-1.0

3、3，接近-1；固體產(chǎn)物層內(nèi)擴(kuò)散控制時(shí)，鉍粉粒徑的反應(yīng)級(jí)數(shù)為-1.85，接近-2。
　　 在熱力學(xué)分析合動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了鉍粉低溫氧化法制備氧化鉍工藝試驗(yàn)，分別采用正交設(shè)計(jì)法和單因素試驗(yàn)考察了氧化溫度及時(shí)間、預(yù)熱溫度及時(shí)間、氧化氣氛、氣體流量以及粉體粒度對(duì)氧化過(guò)程的影響。探明氧化溫度是金屬鉍粉低溫氧化過(guò)程的顯著影響因素，各因素的影響大小順序?yàn)椋貉趸瘻囟?氧化時(shí)間>預(yù)熱時(shí)間>預(yù)熱溫度。確定鉍粉低溫氧化法制備氧化鉍的最優(yōu)工藝條