Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Ali Saidi
محمدحسن عباسي (استاد مشاور) علي سعيدي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Nazari
محسن نظري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Effect of Mechanical Activation on Carbothermic Reduction of Ilmenite
Effect of mechanical activation in high energy ball milling on carbothermic reduction of ilmenite concentrate has been examined by a combination of steady-state and dynamic technique. In unmilled mixed of ilmenite-graphite sample with increasing temperature up to 1200?C in the rate of 10 ?C/min reduction didn’t evident. But in milled ilmenite-graphite samples reduction proceed via three stages. Reduction initiated with rapid reduction of ilmenite to elemental iron and rutile, and followed by slaw reduction of rutile to sub-oxides. XRD examination of milled samples that reduced in isothermal state indicated that Ti 2 O 3 and Ti 3 O 5 produce at this stage. At temperatures up to 1150?C in final stage of reduction process, titanium oxides reduced to titanium carbide. The unit cell of Titanium carbide increased with increasing time of reduction at constant temperature. Because titanium carbide, that produced in this process, is a nonstoichiometric compound and it ’ s carbon content increased with increasing time. Longer milling time resulted in lowering of onset reduction temperature. Also with increasing milling time the activation energy of reduction process reduced (especially in first stage). Studying of morphology and microstructure of sample that milled in 10 hours and reduced in 1300?C indicate that titanium carbide particles dispersed in iron matrix. In milled ilmenite-graphite samples in 10 hours kinetic parameters and mechanism of reduction at each stage investigated with isothermal technique. In first stage chemical reaction in ilmenite carbon (or carbon monoxide) was rate-controlling steps. In second and third stages solid state diffusion and first order chemical reaction were rate-controlling steps, respectively. The activation energies of reduction of ilmenite-graphite samples in 10 hours were 278.8, 193.3 and 530.8Kj, respectively. Key Words: Ilmenite, carbothermic reduction, mechanical activation, Thermogravimetry
در اين تحقيق اثر فعال‌سازي مکانيکي بر احياي کربوترمي‌ايلمنيت به وسيله آناليز حرارتي غيرهمدما مورد ارزيابي قرار گرفت. فعال‌سازي مکانيکي مخلوط پودري کنسانتره ايلمنيت و گرافيت در زمان‌هاي 10 تا 50 ساعت تحت اتمسفر آرگون و در يک آسياب پر انرژي از نوع گلوله‌اي سياره‌اي در سرعت rpm300 انجام شد. در نمونه ايلمنيت-گرافيت آسياکاري نشده حرارت دهي به صورت غير همدما تا دماي C?1200 با سرعت C/min?10 منجر به انجام هيچ واکنشي نشد. اما براساس نمودارهاي TG حرارت دهي در شرايط مشابه در نمونه‌هاي فعال‌سازي شده منجر به انجام احيا طي سه مرحله و در سه گستره دمايي متفاوت شد. افزايش زمان آسياکاري از 10 به 50 ساعت منجر به کاهش دماي احيا در اين سه مرحله شد. به منظور بررسي محصول احيا در هر مرحله آزمايش احيا در شرايط همدما بر روي مخلوط ايلمنيت-گرافيت فعال‌سازي شده به مدت 10 ساعت در دماهاي مياني مربوط به هر مرحله انجام شد. سپس توسط آزمايش XRD فازهاي تشکيل شده حين احيا در هر مرحله تعيين شد. بر اساس اين آزمايشات مشخص شد که در مرحله اول و در دماهاي بالاتر از C?830 آهن و روتيل توليد مي‌شود. در مرحله دوم و در دماهاي بالاتر از C?920 احياي روتيل به اکسيدهاي مياني تيتانيم رخ مي‌دهد. احيا در اين مرحله با تشکيل اکسيدهاي Ti 3 O 5 و Ti 2 O 3 پيش مي‌رود. در مرحله سوم و در دماهاي بالاتر از C?1150 اکسيدهاي تيتانيم تبديل به کاربيد تيتانيم مي‌شوند. البته با تعيين پارامتر شبکه‌اي کاربيد تيتانيم در نمونه‌هاي احيا شده در دماي C?1300 مشخص شد که درصد مولي کربن موجود در کاربيد تيتانيم کمتر از حد استوکيومتري است. بررسي مورفولوژي و ميکروساختار نمونه احيا شده در دماي C?1300 توسط ميکروسکوپ SEM نشان داد که ذرات کاربيد تيتانيم در اين نمونه به صورت ذرات گلبولي در زمينه آهني به صورت يکنواخت توزيع شده‌اند. پارامتر‌هاي سينتيکي و همچنين مکانيزم‌هاي سينتيکي حاکم بر فرآيند در هر مرحله توسط آزمايشات همدما مورد ارزيابي قرار گرفت. بر اساس اين آزمايشات انرژي اکتيواسيون احيا در نمونه فعال‌سازي شده به مدت 10 ساعت در مرحله اول، دوم و سوم به ترتيب 8/278، 3/193، kJ/mole 8/530 تعيين شد. همچنين مشخص شد که در مرحله اول واکنش شيميايي احياي ايلمنيت به آهن و روتيل در فصل مشترک ايلمنيت و کربن(و يا منو‌اکسيدکربن)، کنترل کننده سرعت احيا است. همچنين در مرحله دوم نفوذ منواکسيدکربن از لايه آهن به منظور احياي روتيل و در مرحله سوم واکنش شيميايي درجه اول کنترل کننده سرعت احيا هستند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی