Portal de Periódicos da CAPES

A model for solid—gas reactions

1971; Elsevier BV; Volume: 26; Issue: 10 Linguagem: Francês

10.1016/0009-2509(71)86044-x

1873-4405

A.N. Gokarn, L. K. Doraiswamy,

Metal Extraction and Bioleaching

Studies on the oxidation of zinc sulphide spheres suggested kinetic control in the temperature range 600–670°C and diffusion control in the range 740–820°C. In the intermediate range probably both chemical reaction and diffusion are simultaneously operative. In the kinetic regime, experimental data could be fitted to the established Levenspiel model, while in the diffusional regime the model represented by the following equation depicted the data very well: This equation has been derived on the assumption that diffusion of oxygen through the “ash” layer (zinc oxide shell) controls the overall reaction. The effective diffusivity of the reacting and product gases through the ash layer was measured experimentally in a newly developed diffusion cell. The value of the tortuosity parameter (α) thus estimated form an independent set of diffusion experiments and that obtained from kinetic data by using the model represented by the above equation agreed very closely. The external mass transfer coefficient (kg) calculated from the model also need with the values calculated by standard methods. It may therefore be concluded that the above equation (based on the retreating core model) is an adequate representation of the diffusional regime. Similar equtaions can be readily written for other systems starting from Eq. (2) of the text. Des études sur l'oxydation des sphères de sulfure de zinc laissent supposer un contrôle cinétique des températures allant de 600° à 670° et un contrôle de la diffusion dans les températures de 740° à 820°C. Pour les températures intermédiaires il est probable que la réaction chimique et la diffusion aient lieu en même temps. Dans le régime cinétique, des informations expérimentales pourraient être appliquées au modèle établi de Levenspiel, alors que dans le régime de diffusion, le modèle représenté par l'équation suivante correspondait tout à fait à nos informations: Cette équation a été obtenue en assumant que la diffusion d'oxygène d'oxygène à travers la couche de “cendres” (oxyde de zinc) contrôle toute la réaction. La diffusibilité effective des gaz de la réaction et des produits, à traveurs la couche de “cendres”, fut mesurée expérimentalement dans une cellule de diffusion nouvellement mise au point. La valeur du paramètre (α) de tortousité ainsi estimée à partir d'un ensemble indépendant d'expériences de diffusion et celle obtenue d'informations cinétiques en utilisant le modeèle représenté par l'équation ci-dessus, concordaient. Le coefficient de transfert extérieur de la masse (kg) calculé à partir du modèle correspondait aussi aux valeurs données par des méthodes standards. On peut ainsi conclure que l'équation ci-dessus (basée sur le modèle de noyau diminuant) est une représentation adéquate du régime de diffusion. Des équations similaires peuvent être facilement trouvées pour d'autres systèmes partant de l'Eq. (2) du texte. Untersuchungen der Oxydation von Zinksulfidkugeln deuten auf kinetische Steuerung im Temperaturbereich 600°–670°C und Diffusionssteuerung im Bereich 740°–820°C hin. Im dazwischenliegenden Bereich sind vermutlich die chemische Reaktion und die Diffusion gleichzeitig massgebend. Im kinetischen Bereich konnten experimentelle Daten mit dem bekannten Modell von Levenspiel in Übereinstimmung gebracht werden, während im Diffusionsbereich das durch die folgende Gleichung wiedergegebene Modell die Daten gut zum Ausdruck brachte: Diese Gleichung wurde erhalten unter der Annahme, dass die Diffusion von Sauerstoff durch die “Aschen” Schichte (Zinkoxydschale) die Gesamtreaktion reguliert. Das wirksame Diffusionsvermögen der reagierenden und der Produktgase durch die Aschenschicht wurde experimentell in einer neuentwickelten Diffusionszelle gemessen. Der Wert des so aus einer unabhängigen Reihe von Diffusionsversuchen geschätzten Krümmungsparameters (α) und der aus kinetischen Daten bei Verwindung des durch die obige Gleichung ausgedrückten Modells erhaltene stimmen sehr gut überein. Der aus dem Modell errechnete externe Stoffübergangskoeffizient (kg) stimmt ebenfalls mit den nach Normalmethoden errechneten Werten überein. Es kann daber festgestellt werden, dass die obige Gleichung (basiert auf dem zurückweichenden Kern) eine befriedigende Darstellung der Diffusionsbedingungen liefert. Ähnliche Gleichungen können ohne weiteres für andere Systeme niedergelegt werden, angefangen mit Gleichung (2) im Text.