اثر فعالسازی مکانیکی بر احیای کربوترمی مولیبدنیت درحضور اکسید منیزیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد ، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران.

2 استاد دانشکده مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش، اثر فعالسازی مکانیکی بر سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور اکسیدمنیزیم مورد بررسی قرار گرفت. فعالسازی مکانیکی کلیه مخلوط های پودری(مخلوط مولیبدنیت،کربن و اکسیدمنیزیم به ترتیب با نسبت مولی 2:2:1 )، در یک آسیاب گلوله ای، در محیط گاز خنثی آرگون و برای مدت زمان‌های 10 تا50 ساعت، صورت گرفت. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس(XRD) کلیه نمونه‌ها، نشان داد که در حین فعالسازی مکانیکی، هیچ واکنشی در محفظه آسیاب انجام نشده است. بررسی ها نشان داد احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور اکسید منیزیم به راحتی امکان پذیر بوده و با تشکیل فازهای میانی نظیر اکسید مولیبدن (MoO2) و مولیبدات منیزیم (MgMoO4) پیش می رود. اثر فعالسازی مکانیکی بر رفتار احیایی نمونه های مختلف با استفاده از آزمون آنالیز حرارتی (STA)، بررسی گردید. نمونه ها در اتمسفر آرگون و با سرعت های گرم شدن10،15و20 درجه بر دقیقه، حرارت داده شدند. منحنی های کسر انجام واکنش بر حسب دما نشان داد که دمای شروع واکنش احیا به شدت تحت تأثیر میزان فعالسازی مکانیکی است. به طوری که با انجام 50 ساعت آسیابکاری، دمای شروع واکنش احیا، حدود ºC190 کاهش یافته است. سینتیک احیای مخلوط های پودری با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن و روش‌های بدون مدل اوزاوا و فریدمن مورد بررسی قرار گرفت. مدل حاکم بر واکنش، مدل کنترل شیمیایی در فصل مشترک و مقدار انرژی اکتیواسیون و ضریب پیش نمایی آن به ترتیب در حدود kJ/mol 251 وsec-1 106 تعیین شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Mechanical Activation on Carbothermic Reduction of Molybdenite in the Presence of Magnesium Oxide

نویسندگان [English]

  • kh Biranvand 1
  • Mohammad hasan abbasi 2
  • Ali Saidi 2
1 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology,
2 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology,
چکیده [English]

In this study, the effect of Mechanical activation on Carbothermic reduction of Molybdenite in the presence of Magnesium oxide was studied. Mechanical activation of all powder mixtures (Molybdenite: Graphite: Magnesium oxide =1:2:2) was performed in argon atmosphere for different time periods (0-50 hours), using a planetary ball mill. Phase changes in the powder mixtures were investigated by X-ray diffraction (XRD). The Results showed that no reaction occurred in the mill to produce new phases in the mixtures. Observations indicated that Carbothermic reduction of Molybdenite in the presence of Magnesium oxide was formed as easily as possible and goes on by formation of intermediate phases such as Molybdenum Oxide (MoO2) and Magnesium Molybdate (MgMoO4). The effects of Mechanical activation on the reduction of different samples were thoroughly investigated by simultaneous Thermal Analysis (STA). The samples were heated in argon atmosphere with the linear heating rates of 10, 15, 20 ºC/min. the plots of process conversion degrees showed that the reaction temperature in the reduction reaction starting temperature is strongly affected by the amount of mechanical activation. So that by doing 50 hours of milling, the temperature of the starting of reduction reaction was decreased by about 170 ºC. Kinetics reduction of powder mixtures was studied by model- fitting (Coats-Redfern) and model-free (Ozawa and Friedman) methods the dominating Model over the reaction was the chemical control at the intersection and the amount of activation energy and pre-exponential factor was determined to be about 251 kJ.mol-1 and 1×106 Sec-1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mechanical Activation"
  • Kinetic"
  • Molybdenite"
  • Magnesium Oxde"
[1]Ebrahimi-Kahrizsangi, R., Abbasi, M. H., Saidi, A., “Machanochemical effects on the Molybdenite Roasting Kinetics”, Chemical Engineering Journal, Vol. 121, pp. 65-71, 2006.

[2]Ghasemi-Najafabadi, S., Abbasi, M. H., Saidi, A., “Thermodynamic investigation of lime-enhanced molybdenite reduction using methane-containing gases”, Thermochimica Acta, Vol. 3, pp. 46-54, 2010.

[3]Padilla, R., Ruiz, M. C., Sohn, H. Y., “Reduction of Molybdenite with Carbon in the presence of Lime”, Metallurgical and Materials Transaction B, Vol. 28B, pp. 265-274,1997.

[4]Balaz, P., Havlik, T., “Hydrometallurgy: introduction”, International journal of mineral processing, Vol. 77, pp. 9-17, April 2005.

[5]Balaz, P., “Mechanical activation in hydrometallurgy”, International journal of mineral processing, Vol. 72, pp. 341-354, September 2003.

[6]Balaz, P., Extractive Metallurgy of Activated Minerals, Elsevier, 2000.

[7]Huiping, Hu., Qiyan, C. H., “Mechanism Of Mechanical  Activation  for Sulfide ores”, Transaction Nonferrous Metal Soc china, pp. 205-213, 2007.

[8]Huiping, Hu., Qiyuan,C. H., “Structure Change of Mechanically Actives Molybdenite and the Effect of Mechanical Activation on Molybdenite” , Metallurgical and Materials Transaction B, Vol. 35B , pp. 1203-1207, 2004.

 

 

 

 

[9]Pourghahramani, P., Forssberg, E., “Effects of Activation on the Reduction behavior of Hematite Concentrate”, International journal of Mineral Processing, Vol. 82, pp. 96-105, 2007.

[10]Zheng, X. H., “Organic Reduction in ionic liquids”, journal of Centra South University of technology, Vol. 35, 2004.

 

]11[ نظری، م.، سعیدی، ع.، عباسی، م .ح.، “اثر فعال سازی مکانیکی بر احیاء کربوترمی ایلمنیت“، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و جامعه ریخته گران ایران ،1387 .

]12[  آذر دودران، ه.، پنجه پور، م.، عباسی، م. ح.، “بررسی اثر فعال سازی مکانیکی بر سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور آهک در شرایط غیر هم­دما“، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی ایران و جامعه ریخته گران ایران ،1387.

]13[ شیبانی تذرجی، کاظم.، عباسی، م. ح.، شمعانیان، مرتضی.، ”بررسی سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم“، مواد پیشرفته در مهندسی، سال ۳۳ ، شمارة ٢، پاییز 1393.

]14[ بیرالوند، خ.، عباسی، م.ح.، سعیدی، ع.، ”بررسی ترمودینامیکی احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور اکسید منیزیم“، مواد پیشرفته در مهندسی، سال ۳۱ ، شماره ۱، 1391.

[15]Khaki. J.V., Aboutalebi. M.R., Raygan. S, “The effect of mechanical milling on the carbothermic reduction of hematite”, International Journal of Mineral Processing ,Vol.25,No1, pp. 29-47, 2004.

]16[ طهماسبی، ر.، عباسی، م.، شمعانیان، م.،  بررسی اثر  آهن بر فعال سازی مکانیکی و احیای مخلوط هماتیت-گرافیت، دانشکده مهندسی مواد،دانشگاه صنعتی اصفهان،رساله کارشناسی ارشد،1387.

[17]Kashiwaya, Y., Suzuk, H., Ishii, K., “Characteristics of Nano-reactor and phenomena during mechanical milling of hematite-graphite mixture”, ISIJ International, Vol. 44, No. 12, pp. 1975-1980, 2004.

]18[ابراهیمی کهریزسنگی، ر.، بررسی سینتیک اکسیداسیون مولیبدنیت در شرایط غیر هم­دما و اثرات فعال­سازی  مکانیکی بر آن، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، رساله دکتری،1385.

[19]Friedman, H., “Kinetics of thermal degradation of char-forming plastic from thermogravimetry Application to a phenolic plastic”, Journal of polymer Science, Vol. 6, pp. 183-195, 1964.

[20]Sun, J. T., Huang, Y. D., Gong, G. F., “Thermal degradation kinetic of poly (methyl phenyls iloxane) containing methacryloyl groups”, Polymer Degration and Stability, Vol. 91, pp. 339-346, 2006.

[21]Coats, A. W., Redfern, J. P., “Kinetic parameters from the thermogravimetric data“, Nature (London), Vol. 201, pp. 68-69, 1964.