SeJruileysꢀ N2o014121
金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
20总11第年 4第217期期
ꢀ
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METAL MINE
矿石中的反应扩散与孔隙结构演化
—
——研究现状及存在问题
姜 元 勇 ꢀ 徐 曾 和
(
东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 )
摘 ꢀ 要 ꢀ 考 虑 到 溶 浸 采 矿 方 法 的 优 越 性 和 巨 大 的 发 展 应 用 潜 力 , 针 对 矿 物 溶 浸 过 程 中 发 生 在 矿 石 孔 隙 系 统 中
的 反 应 扩 散 和 孔 隙 结 构 演 化 过 程 进 行 了 阐 述 , 分 析 了 国 内 外 的 相 关 研 究 成 果 , 指 出 矿 石 中 的 反 应 扩 散 和 孔 隙 结 构
演 化 是 密 不 可 分 和 相 互 影 响 的 , 现 有 研 究 成 果 难 以 直 接 应 用 , 提 出 了 研 究 此 类 问 题 的 新 思 路 。
关 键 词 ꢀ 溶 浸 采 矿 ꢀ 反 应 动 力 学 ꢀ 孔 隙 结 构 演 化
Current Situation for and Existing Problems in the ReactionDiffusion
and Evolution of Pore Structure of Ores
Jiang Yuanyongꢀ Xu Zenghe
(
College of Resources and Civil Engineering, Northeastern University)
Abstractꢀ Considering the superiority of solution mining and its application potentiality, the paper describes the reac
tiondiffusion and the evolution process of pore structure in ores fissure system in mineral leaching process Through analy
zing the current research progresses at home and abroad, it is pointed out that the reactiondiffusion has a close and interac
tive relationship with the evolution of pore structure The present research findings can't be applied directly, so that some
new ideas are raised to research such issue further
Keywordsꢀ Solution mining, Kinetics of reaction, Evolution of pore structure
ꢀ
ꢀ 随 着 矿 产 资 源 的 消 耗 , 浅 部 优 质 矿 产 资 源 越 来
双 重 孔 隙 度 的 多 孔 介 质 , 由 于 孔 隙 的 流 动 阻 力 远 大
于 裂 隙 , 溶 浸 液 的 流 动 主 要 在 裂 隙 中 进 行 , 而 在 孔 隙
系 统 内 溶 浸 液 的 迁 移 主 要 以 浓 度 扩 散 的 方 式 进 行 。
矿 物 的 浸 出 过 程 是 一 个 非 均 相 界 面 化 学 反 应 过 程 ,
反 应 的 发 生 必 须 以 两 相 物 质 的 接 触 为 前 提 , 因 此 比
表 面 积 越 大 反 应 越 容 易 发 生 。 这 样 , 由 于 裂 隙 系 统
的 比 表 面 积 远 小 于 孔 隙 系 统 , 所 以 矿 物 的 浸 出 主 要
发 生 在 孔 隙 系 统 中 。 孔 隙 系 统 浸 出 的 液 态 矿 物 , 通
过 扩 散 作 用 进 入 裂 隙 系 统 的 主 流 体 中 , 由 主 流 体 携
带 出 矿 体 , 进 入 人 工 收 集 系 统 。 因 此 , 裂 隙 系 统 中 的
液 体 矿 物 主 要 来 自 于 孔 隙 系 统 , 孔 隙 系 统 中 矿 物 的
浸 出 速 率 决 定 了 溶 浸 采 矿 的 效 率 和 可 行 性 。
越 少 , 深 部 开 采 是 采 矿 业 今 后 必 须 面 对 的 问 题 , 传 统
的 机 械 采 矿 方 法 将 面 临 严 重 的 地 压 和 地 热 问 题 1] 。
采 用 原 地 溶 浸 , 这 些 问 题 将 不 复 存 在 , 而 且 , 由 于 钻
井 技 术 和 设 备 的 进 展 , 原 地 溶 浸 已 具 备 了 技 术 上 的
可 行 性 。 同 时 , 由 于 我 国 众 多 的 金 属 矿 山 中 贫 矿 和
共 伴 生 矿 多 , 加 上 矿 山 开 发 初 期 采 矿 和 选 矿 参 数 不
尽 合 理 , 使 得 我 国 多 数 排 土 场 、 废 石 场 和 尾 矿 中 残 余
金 属 及 有 用 组 分 多 , 具 有 巨 大 的 回 收 潜 力 , 使 用 堆 浸
技 术 回 收 这 些 场 合 的 金 属 矿 物 , 可 以 显 著 缓 解 我 国
的 资 源 和 环 境 压 力 24] 。 另 外 , 随 着 化 学 工 业 的 不 断
发 展 , 越 来 越 多 的 有 用 矿 物 可 以 通 过 化 学 方 法 进 行
分 离 和 提 取 , 这 为 溶 浸 采 矿 法 的 应 用 提 供 了 技 术 保
障 。
[
[
1
ꢀ 矿 石 中 的 反 应 扩 散 和 孔 隙 结 构 演 化
作 为 溶 浸 采 矿 的 关 键 步 骤 之 一 , 矿 石 中 的 反 应
中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 项 目 ( 编 号 : N090301001) , 国
家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 编 号 : 50974030) 。
姜 元 勇 ( 1978— ) , 男 , 博 士 , 讲 师 , 110004 辽 宁 省 沈 阳 市 东 北 大 学
扩 散 和 孔 隙 结 构 演 化 在 矿 物 溶 浸 过 程 中 占 有 举 足 轻
2
65 信 箱
重 的 地 位 。 如 图 1 所 示 , 矿 体 ( 或 矿 堆 ) 可 看 作 具 有
·
24·
ꢀ
ꢀ ꢀ 姜 元 勇 等 : 矿 石 中 的 反 应 扩 散 与 孔 隙 结 构 演 化 ——— 研 究 现 状 及 存 在 问 题 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 第 7 期
散 , 但 针 对 的 也 是 惰 性 多 孔 介 质 。
图 2ꢀ 填 充 床 反 应 器 示 意
其 次 , 溶 浸 液 和 矿 物 晶 粒 之 间 的 化 学 反 应 是 溶
浸 反 应 的 本 质 过 程 。 矿 物 晶 粒 可 以 看 做 无 孔 隙 的 密
实 粒 子 。 晶 粒 溶 浸 反 应 的 综 合 速 率 包 括 晶 粒 与 流 体
图 1ꢀ 矿 块 之 间 的 裂 隙 系 统 和 矿 块 中 的 孔 隙 系
交 界 面 上 的 本 征 化 学 反 应 速 率 , 流 体 反 应 物 在 液 相
2
ꢀ 研 究 现 状 及 存 在 问 题
内 向 界 面 运 动 的 速 度 和 产 物 流 体 背 离 界 面 向 液 相 运
孔 隙 系 统 中 矿 物 的 浸 出 过 程 主 要 包 括 : ①裂 隙
动 的 速 度 。 因 此 , 只 有 在 确 定 了 反 应 界 面 的 具 体 形
中 的 溶 浸 液 ( 反 应 流 体 ) 通 过 浓 度 扩 散 进 入 孔 隙 ; ②
流 体 反 应 物 通 过 固 体 反 应 物 表 面 的 边 界 层 扩 散 到 达
固 体 反 应 物 表 面 ; ③在 固 体 反 应 物 表 面 , 发 生 流 - 固
化 学 反 应 ; ④流 体 产 物 通 过 固 体 表 面 边 界 层 扩 散 到
孔 隙 流 体 中 ; ⑤孔 隙 内 的 产 物 流 体 通 过 浓 度 扩 散 进
入 裂 隙 主 流 体 。
状 以 后 , 才 可 能 研 究 界 面 上 的 本 征 反 应 速 率 、 反 应 流
体 向 反 应 界 面 和 产 物 流 体 背 离 反 应 界 面 的 运 动 。 在
化 学 和 冶 金 工 程 中 , 处 理 的 多 孔 介 质 由 颗 粒 堆 积 而
成 , 颗 粒 由 人 工 制 备 , 具 有 规 则 形 状 ( 见 图 3) , 或 者
可 以 用 规 则 形 状 近 似 , 研 究 其 颗 粒 反 应 动 力 学 , 即 单
颗 粒 综 合 反 应 速 率 , 然 后 将 单 颗 粒 动 力 学 推 广 到 多
颗 粒 的 多 孔 介 质 微 元 体 上 , 得 到 微 元 体 的 综 合 反 应
速 率 ( 见 图 4) , 其 中 , 缩 核 模 型 应 用 最 广 泛 1416] 。 可
能 是 受 到 化 学 和 冶 金 反 应 工 程 的 影 响 , 在 溶 浸 采 矿
首 先 , 可 以 看 出 , 只 有 反 应 流 体 扩 散 进 入 孔 隙 ,
产 物 流 体 扩 散 出 孔 隙 , 溶 浸 过 程 才 能 持 续 进 行 , 因 此
孔 隙 系 统 中 的 扩 散 是 溶 浸 反 应 的 前 提 。 通 常 所 说 的
扩 散 是 指 物 质 质 点 ( 分 子 、 原 子 或 离 子 ) 从 其 浓 度 大
的 区 域 自 发 地 向 浓 度 小 的 区 域 移 动 的 过 程 。 在 空 间
足 够 大 情 况 下 , 两 种 或 多 种 物 质 之 间 的 扩 散 过 程 已
被 深 入 研 究 , 得 到 了 多 种 物 质 之 间 的 交 互 扩 散 系 数 ,
以 及 不 同 外 部 条 件 ( 温 度 、 压 力 ) 下 , 计 算 扩 散 系 数
的 经 验 表 达 式 5] 。 溶 浸 液 在 矿 石 孔 隙 中 的 扩 散 过
程 由 于 受 到 孔 隙 壁 面 的 限 制 而 变 得 非 常 复 杂 , 扩 散
速 率 远 小 于 空 间 无 限 大 的 情 况 。 在 研 究 多 孔 介 质 流
体 动 力 学 的 过 程 中 经 常 将 扩 散 现 象 归 入 弥 散 现 象 中
进 行 研 究 610] , 这 些 研 究 大 多 针 对 惰 性 多 孔 介 质 , 或
者 忽 略 多 孔 介 质 中 的 化 学 反 应 。 因 此 , 他 们 的 研 究
成 果 很 难 直 接 用 于 分 析 溶 浸 液 在 矿 石 孔 隙 中 的 扩 散
过 程 。 化 学 和 冶 金 工 程 中 常 见 的 填 充 床 反 应 器 是 一
类 典 型 的 颗 粒 堆 积 多 孔 介 质 , 如 图 2 所 示 。 工 程 实
[
领 域 内 缩 核 模 型 也 被 用 来 研 究 溶 浸 反 应 动 力
[
学
1719] 。 但 是 只 有 在 以 下 3 个 条 件 都 满 足 的 情 况
下 , 才 可 以 用 缩 核 模 型 近 似 描 述 单 颗 粒 的 反 应 转 化 :
①
固 体 与 流 体 密 度 有 数 量 级 的 差 别 ; ②未 反 应 固 体
密 实 无 孔 , 但 产 物 固 体 多 孔 ; ③界 面 本 征 反 应 速 率 远
大 于 反 应 流 体 通 过 固 体 产 物 层 的 扩 散 速 率 。 然 而 ,
对 于 溶 浸 采 矿 , 浸 液 密 度 与 矿 物 晶 粒 的 密 度 并 没 有
数 量 级 的 差 别 。 因 此 是 否 可 以 用 缩 核 模 型 近 似 模 拟
矿 物 晶 粒 的 溶 浸 过 程 还 需 要 进 一 步 的 研 究 。 更 值 得
注 意 的 是 , 天 然 矿 石 中 的 矿 物 晶 粒 , 其 大 小 和 形 状 是
随 机 的 , 十 分 不 规 则 , 如 图 3 所 示 的 原 状 铀 矿 石 。 由
于 找 不 到 具 有 代 表 性 的 颗 粒 形 状 , 在 化 学 和 冶 金 反
应 工 程 学 中 十 分 有 效 的 研 究 方 法 是 : 首 先 研 究 单 颗
粒 的 反 应 动 力 学 , 然 后 研 究 微 元 体 的 反 应 动 力 学 。
但 这 种 方 法 难 以 简 单 直 接 地 移 植 过 来 用 于 溶 浸 过 程
反 应 动 力 学 的 研 究 。
[
[
[
1112]
践 中 常 用 的 方 法
是 将 溶 质 在 溶 剂 中 的 扩 散 系
数 乘 上 一 个 因 子 得 到 溶 质 在 多 孔 介 质 中 的 有 效 扩 散
系 数 , 然 而 , 矿 石 是 在 长 期 地 质 构 造 演 化 中 形 成 的 天
然 多 孔 介 质 , 孔 隙 结 构 的 随 机 性 很 大 , 冶 金 工 程 中 估
算 有 效 孔 扩 散 系 数 的 方 法 难 以 直 接 应 用 。 同 时 , 由
于 矿 床 往 往 是 多 种 矿 物 共 生 , 因 此 溶 浸 过 程 中 涉 及
的 流 体 体 系 是 含 有 多 个 组 分 的 混 合 流 体 , 各 种 流 体
组 分 的 扩 散 相 互 影 响 。 文 献 [ 13] 基 于 不 可 逆 过 程
热 力 学 研 究 了 多 孔 球 体 内 3 种 流 体 组 分 的 交 互 扩
图 3ꢀ 化 学 和 冶 金 工 程 中 的 典 型 颗 粒 形 状
·
25·
总 第 421 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 第 7 期
[
2627]
能 割 裂 开 来 单 独 进 行 研 究 。 因 此 , 最 近 Ali 等
对 亚 硫 酸 盐 侵 蚀 石 灰 石 的 研 究 成 果 , 难 以 应 用 于 溶
浸 采 矿 中 。 目 前 , 许 多 工 程 上 对 化 学 反 应 诱 发 孔 隙
结 构 演 化 的 研 究 过 于 简 化 , 没 有 考 虑 孔 隙 结 构 演 化
的 细 节 , 如 催 化 反 应 工 程 中 , 催 化 剂 的 失 活 与 复
原
化
化
[ 28] ; 核 工 程 中 , 核 燃 料 燃 烧 过 程 中 的 孔 隙 结 构 演
[ 29] , 核 废 料 地 下 埋 藏 引 起 的 岩 层 孔 隙 结 构 变
[ 30] ; 水 文 地 质 工 程 中 , 地 下 水 中 的 反 应 流 体 与 地
图 4ꢀ 从 单 颗 粒 到 颗 粒 堆 积 多 孔 介 质
最 后 , 在 绝 大 多 数 情 况 下 , 有 用 矿 物 的 浸 出 过 程
与 矿 石 孔 隙 结 构 的 演 化 过 程 同 时 发 生 , 理 想 的 矿 物
浸 出 过 程 是 孔 隙 空 间 不 断 扩 大 的 过 程 , 不 断 扩 大 的
孔 隙 空 间 , 使 得 反 应 流 体 扩 散 进 入 孔 隙 的 阻 力 减 小 ,
迁 移 速 率 增 加 ; 同 时 , 不 断 扩 大 的 孔 隙 空 间 使 得 产 物
流 体 更 容 易 离 开 反 应 界 面 , 快 速 地 扩 散 进 入 主 流 体
中 。 这 两 种 作 用 , 使 得 反 应 界 面 处 反 应 流 体 的 浓 度
增 加 , 产 物 流 体 的 浓 度 降 低 , 都 有 利 于 反 应 的 进 一 步
发 生 。 因 此 , 孔 隙 结 构 变 化 是 溶 浸 采 矿 的 本 质 过 程 ,
层 中 的 反 应 固 体 之 间 的 流 - 固 反 应 , 导 致 地 层 孔 隙
[
31]
; 环 境 工 程 中 , 污 染 物 在 土 壤 层 中 运
结 构 的 改 变
移 时 , 所 引 起 的 土 层 孔 隙 结 构 变 化 32] ; 医 药 工 程 中 ,
[
多 孔 药 片 在 水 中 溶 解 时 , 所 伴 随 的 孔 隙 结 构 演
[ 33] ; 采 矿 工 程 中 , 煤 的 地 下 气 化 所 导 致 的 煤 层 孔
化
隙 结 构 改 变 34] 等 等 。
[
3
ꢀ 结 论 与 展 望
综 上 所 述 , 溶 浸 采 矿 过 程 中 , 矿 石 中 的 反 应 、 扩
[
20]
无 法 忽 略 。 考 虑 到 多 孔 颗 粒 的 结 构 特 性 , Szekely
散 和 孔 隙 结 构 演 化 对 于 溶 浸 采 矿 具 有 重 要 意 义 , 不
仅 决 定 溶 浸 采 矿 的 效 率 , 而 且 直 接 决 定 溶 浸 的 可 行
性 。
提 出 了 粒 子 模 型 , 并 应 用 于 氧 化 钙 颗 粒 脱 硫 过 程 , 由
于 反 应 固 体 CaO 的 体 积 消 耗 速 率 小 于 产 物 固 体
CaSO 的 体 积 生 成 速 率 , 经 常 导 致 多 孔 CaO 固 体 颗
首 先 , 对 于 相 变 多 孔 介 质 中 的 扩 散 过 程 , 孔 扩 散
系 数 的 实 验 测 量 和 理 论 计 算 至 今 没 有 很 好 地 解 决 ,
导 致 溶 浸 采 矿 过 程 中 发 生 在 矿 石 孔 隙 系 统 中 的 溶 浸
液 的 孔 扩 散 过 程 需 要 进 一 步 的 研 究 ; 其 次 , 现 有 非 均
相 化 学 反 应 动 力 学 模 型 的 种 种 限 制 , 使 得 矿 物 晶 粒
溶 浸 动 力 学 难 以 直 接 应 用 现 有 研 究 成 果 , 需 要 对 现
有 反 应 动 力 学 的 研 究 方 法 和 研 究 成 果 加 以 改 进 ; 另
外 , 孔 隙 结 构 演 化 是 矿 物 溶 浸 过 程 中 的 本 质 现 象 , 不
容 忽 略 ; 最 后 , 由 于 3 个 过 程 同 时 发 生 、 相 互 影 响 , 以
前 的 研 究 成 果 不 能 直 接 应 用 , 需 要 提 出 一 种 新 的 方
法 ( 实 验 和 理 论 ) 来 进 行 研 究 , 此 方 法 需 要 同 时 考 虑
以 上 3 个 过 程 , 同 时 应 该 做 到 理 论 和 实 验 之 间 的 互
相 检 验 , 能 够 通 过 实 验 不 断 地 修 正 理 论 模 型 , 使 得 理
论 与 实 验 相 吻 合 , 最 终 能 够 有 效 地 指 导 现 场 实 践 。
4
粒 的 孔 隙 堵 塞 , 使 得 脱 硫 过 程 难 以 有 效 进 行 2123] 。
运 用 粒 子 模 型 时 , 表 观 化 学 反 应 速 率 常 数 、 孔 扩 散 系
数 和 边 界 层 传 质 系 数 需 要 通 过 独 立 实 验 , 或 者 利 用
半 经 验 半 理 论 的 关 联 式 获 得 。 冶 金 和 化 学 反 应 工 程
中 , 在 进 行 非 均 相 气 固 反 应 颗 粒 动 力 学 的 研 究 时 , 通
常 利 用 热 重 分 析 ( TGA) 或 差 热 分 析 ( DTA) 来 获 得
表 观 化 学 反 应 速 率 常 数 , 通 过 关 联 式 获 得 孔 扩 散 系
数 和 边 界 层 传 质 系 数 。 但 是 对 于 天 然 地 质 材 料 ———
矿 石 , 其 组 成 物 质 复 杂 , 并 且 液 体 边 界 层 的 影 响 很 难
消 除 , 所 以 单 个 矿 物 晶 粒 无 法 进 行 液 固 反 应 的 本 征
动 力 学 实 验 , 难 以 直 接 得 到 晶 粒 的 表 观 反 应 速 率 常
数 。 这 使 得 现 有 的 粒 子 模 型 不 能 直 接 应 用 于 研 究 矿
石 溶 浸 过 程 中 的 孔 隙 结 构 演 化 。 同 样 道 理 , 认 为 多
孔 颗 粒 中 的 孔 隙 可 以 用 圆 柱 状 的 管 道 来 近 似 , 反 应
过 程 中 反 应 固 体 与 产 物 固 体 的 体 积 差 异 将 引 起 管 道
内 径 改 变 的 孔 模 型 24] 也 不 能 直 接 应 用 于 研 究 矿 石
溶 浸 过 程 中 的 孔 隙 结 构 演 化 。 考 虑 到 多 孔 颗 粒 内 部
结 构 的 随 机 性 , Muhamma 25] 将 统 计 模 型 应 用 于 研 究
化 学 反 应 导 致 的 孔 隙 结 构 改 变 , 但 是 其 中 所 需 的 参
数 也 需 要 提 前 获 得 。 溶 浸 采 矿 过 程 中 , 矿 石 中 的 反
应 扩 散 和 孔 隙 结 构 演 化 是 相 互 作 用 的 耦 合 过 程 , 不
[
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
[
[
1] ꢀ 古 德 生 , 李 夕 兵 有 色 金 属 深 井 采 矿 研 究 现 状 与 科 学 前 沿
[
J] 矿 业 研 究 与 开 发 , 2003( S1) : 15
2] ꢀ 吴 爱 祥 , 王 少 勇 , 王 洪 江 尾 矿 浸 出 技 术 现 状 与 存 在 问 题
[
[
J] 金 属 矿 山 , 2009( 7) : 14
3] ꢀ 张 ꢀ 杰 , 吴 爱 祥 排 土 场 黄 铁 矿 促 进 黄 铜 矿 浸 出 研 究 [ J] 金
属 矿 山 , 2008( 3) : 3841
[ 4] ꢀ 吴 ꢀ 超 , 李 孜 军 , 周 ꢀ 勃 , 等 露 天 矿 “ 废 石 场 ” 铜 金 属 溶 浸 提
·
26·
ꢀ
ꢀ ꢀ 姜 元 勇 等 : 矿 石 中 的 反 应 扩 散 与 孔 隙 结 构 演 化 ——— 研 究 现 状 及 存 在 问 题 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 第 7 期
取 的 试 验 研 究 [ J] 中 国 矿 业 大 学 学 报 , 2007, 36 ( 2) : 159
84( 14 / 15) : 19331939
165
[ 22] ꢀ ?rfan Ar, Suna Balci Sulfation reaction between SO and lime
2
[
[
5] ꢀ 波 ꢀ 林 , 普 劳 斯 尼 茨 , 奥 康 奈 尔 气 液 物 性 估 算 手 册 [ M] 赵
红 玲 , 等 , 译 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 , 2006: 443478
stone: application of deactivation model[ J] Chemical Engineering
and Processing, 2002, 41( 2) : 179188
[ 23] ꢀ Duo W L, Laursen K, Lim J, et al Crystallization and fracture:
formation of product layers in sulfation of calcined limestone [ J]
Powder Technology, 2000, 111( 1 / 2) : 154167
6] ꢀ Taylor G I Dispersion of soluble matter in solvent flowing slowly
through a tube [ J] Proceedings of the Royal Society A, 1953,
219: 186203
[
[
[
[
[
[
7] ꢀ Aris R On the dispersion of a solute in a fluid flowing through a
tube[ J] Proceedings of the Royal Society A, 1956, 235: 6777
8] ꢀ Todd D K Flow in porous media studied in HeleShaw channel
[ 24] ꢀ Lee H H Simple conversion relationships for noncatalytic gassol
id reactions[ J] Industrial & Engineering Chemistry Process De
sign and Development, 1980, 19( 2) : 242246
[ 25] ꢀ Muhammad S, George R G, Theodore T T Statistical and contin
uum models of fluidsolid reactions in porous media[ J] Chemical
Engineering Science, 1990, 45( 6) : 14431502
[
J] Civil Engineering, 1955, 25( 2) : 8587
9] ꢀ Scheidegger A E Theoretical models of porous matter [ J] Produc
ers Monthly, 1953, 17( 10) : 1723
10] ꢀ Scheidegger A E The Physics of Flow Through Porous Media
[ 26] ꢀ Ali G, Furuholt V, Natalini R, et al A mathematical model of
sulphite chemical aggression of limestone with high permeabili
ty Part Ⅰ: Modeling and qualitative analysis[ J] Transport in Por
ous Media, 2007, 69( 1) : 109122
[
M] Toronto: University of Toronto Press, 1974: 334358
11] ꢀ 李 绍 芬 化 学 与 催 化 反 应 工 程 [ M] 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社 ,
1
986: 512
12] ꢀ Satterfielo C N, Sherwood T K The Role of Diffusion in Catalysis
[ 27] ꢀ Ali G, Furuholt V, Natalini R, et al A mathematical model of
sulphite chemical aggression of limestone with high permeabili
[
M] London: AddisonWesley Publishing Company, 1963: 12
8
2
ty Part : Numerical approximation [ J ] Transport in Porous
Ⅱ
[
13] ꢀ Xu Zenghe, Wang Jinxia Analytical solution for coupled diffusion
of threecomponents liquid in porous pellet [ J] Transactions of
Nonferrous Metals Society of China, 2005, 15( 1) : 176183
14] ꢀ Szekely J, Evans J W, Sohn H Y Gassolid Rections [ M] Lon
don: Academic Press, 1976: 258350
15] ꢀ Sadhukhan A K, Gupta P, Saha R K Modelling of combustion
characteristics of high ash coal char particles at high pressure:
Shrinking reactive core model[ J] Fuel, 2010, 89( 1) : 162169
16] ꢀ Lee K T, Koon O W Modified shrinking unreactedcore model for
Media, 2007: 69( 2) : 175188
[ 28] ꢀ Ledvinkova B, Keller F, Kosek J, et al Mathematical modeling
of the generation of the secondary porous structure in a monolithic
adsorbent[ J] Chemical Engineering Journal, 2008, 140( 1 / 3) :
[
[
5
78585
[
29] ꢀ Romano A, Horvath M I, Restani R Evolution of porosity in the
highburnup fuel structure [ J ] Journal of Nuclear Materials,
2
007, 361( 1) : 6268
[
[
[
[
[
30] ꢀ Zheng L, Samper J, Montenegro L, et al Multiphase flow and
multicomponent reactive transport model of the ventilation experi
ment in Opalinus clay[ J] Physics and Chemistry of the Earth,
the reaction between sulfur dioxide and coal fly ash / CaO/ CaSO
4
sorbent[ J] Chemical Engineering Journal, 2009, 146 ( 1) : 57
2
6
2
008, 33( 1) : 186195
17] ꢀ Vegliò F, Trifonì M, Pagnanelli F, Toro L Shrinking core model
with variable activation energy: a kinetic model of manganiferous
ore leaching with sulphuric acid and lactose[ J] Hydrometallurgy,
[
[
31] ꢀ Chen J S, Liu C W, Lai G X, et al Effects of mechanical disper
sion on the morphological evolution of a chemical dissolution front
in a fluidsaturated porous medium [ J] Journal of Hydrology,
2001, 60( 2) : 167179
2
009, 373( 1 / 2) : 96102
18] ꢀ Safari V, Arzpeyma G, Rashchi F, et al A shrinking particle
32] ꢀ Henderson T H, Mayer K U, Parker B L Threedimensional den
sitydependent flow and multicomponent reactive transport model
ing of chlorinated solvent oxidation by potassium permanganate
shrinking core model for leaching of a zinc ore containing silica
[
J] International Journal of Mineral Processing, 2009, 93( 1) :
983
7
[
J] Journal of Contaminant Hydrology, 2009, 106 ( 3 / 4) : 195
11
19] ꢀ Lin H K, Sohn H Y Mixedcontrol kinetics of oxygen leaching of
chalcopyrite and pyrite from porous primary ore fragments [ J]
Metallurgical and materials Transactions B, 1987, 18 ( 3) : 497
2
[
[
33] ꢀ Brielles N, Chantraine F, Viana M, et al Imbibition and dissolu
tion of a porous medium [ J] Industry & Engineering Chemistry
Research, 2007, 46( 17) : 57855793
34] ꢀ Langhoff T A, Schnack E Modelling chemical vapour infiltration
of pyrolytic carbon as moving boundary problem[ J] Chemical En
gineering Science, 2008, 63( 15) : 39483959
503
[
[
20] ꢀ Szekely J, Evans J W A structural model for gassolid reaction
with a moving boundary [ J ] Chemical Engineering Science,
1970, 25( 6) : 10911107
21] ꢀ Han K H, Lu Ch M, Cheng S Q, et al Effect of characteristics of
calciumbased sorbents on the sulfation kinetics[ J] Fuel, 2005,
(
收 稿 日 期 ꢀ 20110326)
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