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Non-isothermal kinetics and characteristics of calcium carbide nitridation reaction with calcium-based additives

Frontiers of Chemical Science and Engineering 2024年第4期18卷 49-61页

作者： Zhihan Zhang Mengxiao Yu Xiaoyu Zhang Jinli Zhang You Han School of Chemical Engineering and Technology Tianjin UniversityTianjin 300350China Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations Tianjin 300192China

The nitridation reaction of calcium carbide and N_(2) at high temperatures is the key step in the production of ***,the challenges faced by this process,such as high energy consumption and poor product quality,are mainly attributed to the lack of profound understanding of the *** study aimed to improve this process by investigating the non-isothermal kinetics and reaction characteristics of calcium carbide nitridation reaction at different heating rates(10,15,20,and 30℃·min^(-1))using thermogravimetric *** kinetic equation for the nitridation reaction of additive-free calcium carbide sample was obtained by combining model-free methods and model-fitting *** effect of different calcium-based additives(CaCl_(2) and CaF_(2))on the reaction was also *** results showed that the calcium-based additives significantly reduced reaction temperature and activation energy E_(a) by about 40% with CaF_(2) and by 55%-60% with CaCl_(2).The reaction model f(α)was also changed from contracting volume(R3)to 3-D diffusion models with D3 for CaCl_(2) and D4 for CaF_(2).This study provides valuable information on the mechanism and kinetics of calcium carbide nitridation reaction and new insights into the improvement of the lime-nitrogen process using calcium-based additives.

关键词： lime-nitrogen calcium carbide calciumbased additive thermogravimetric analysis nonisothermal kinetics

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