Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hassan Abbasi,Ali Saidi
محمدحسن عباسي (استاد راهنما) علي سعيدي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Khadijeh Biralvand
خديجه بيرالوند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Effect of Mechanical Activation on Carbothermic Reduction of Molybdenite in the Presence of Alkaline Oxides
In this study, Carbothermic reduction of Molybdenite in the presence of Magnesium oxide and calcined Dolomite has been thermodynamically studied. Also the effect of Mechanical activation on structural evolution and reduction behavior of Molybdenite with carbon in two mixtures of MoS2-C-MgO and MoS2-C-CaxMg1-xO has been investigated. It was found that the reaction proceeds through direct oxidation of MoS2 by CaO and MgO to form intermediate molybdenum oxidized species, MoO2, MgMoO4 and CaMoO4. The results showed that the Reduction of oxidized species leads to the formation of Mo, Mo2C, MoC or MgO and CaO products. Also the results showed that the gaseous phase was mainly composed of CO. Mechanical activation was performed on the mixtures (molybdenite: Graphite: Magnesium oxide =1:2:2 and molybdenite: Graphite: calcined Dolomite =1:2:2) in argon atmosphere for different time periods (0-50 hours), using a planetary ball mill. Structural and 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. Changes in Molybdenite crystallite size and structural micro strain were studied based on integral breadth analysis of obtained XRD patterns. However by mechanical activation the grain size and structural strain of Molybdenite were decreased and increased, respectively. The Parameters (?/d) and ?/tan? were introduced for evaluation of the degree of mechanical activation in different mixtures.The Results showed that the activation i MoS2-C-MgO mixture was lower than MoS2-C-CaxMg1-xO. More over Scanning electron microscopy (SEM) was carried out in order to investigate the morphological changes in the structure due to milling. SEM observations revealed that mechanical milling produces a compacted composite structure of particles. 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 ?C/min. the plots of process conversion degrees versus temperature showed that by mechanical activation for 50 hours, the starting reduction temperature of reduction in two mixtures (molybdenite, Graphite, Magnesium oxide) and (molybdenite, Graphite, calcined Dolomite) decreased 190?C and 240 ?C, respectively. Kinetics of Molybdenite carbothermic reduction in non-isothermal conditions were studied by model- fitting (Coats-Redfern) and model-free (Ozawa, Friedman, Kessinger) methods. It's was found that the Boudouard reaction was the controlling step in the carbothermic reduction of Molybdenite in . The
چکيده در اين پژوهش ترموديناميک و سينتيک احياي کربوترمي موليبدنيت در حضور عوامل اکسيدي قليايي شامل اکسيدمنيزيم و دولوميت تکليس شده، مورد بررسي قرارگرفت. همچنين اثر فعال سازي مکانيکي برتغييرات ساختاري و رفتار احيايي دو مخلوط پودري (موليبدنيت، کربن و اکسيدمنيزيم) و(موليبدنيت، کربن و دولوميت تکليس شده)، بررسي شد. بررسي هاي ترموديناميکي، نشان داد که احياي کربوترمي موليبدنيت در حضور اين عوامل به راحتي امکان پذير بوده و با تشکيل فازهاي مياني نظير MgMoO4 و CaMoO4 پيش مي رود. فعال سازي مکانيکي کليه مخلوط هاي پودري(مخلوط موليبدنيت،کربن و اکسيدمنيزيم به ترتيب با نسبت مولي 2:2:1 و مخلوط موليبدنيت،کربن و دولوميت تکليس شده به ترتيب با نسبت مولي 2:2:1)، در يک آسياب گلوله اي، در محيط گاز خنثي آرگون و براي مدت زمان هاي 10 تا50 ساعت، صورت گرفت. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتو ايکس(XRD) کليه نمونه ها، نشان داد که در حين فعال سازي مکانيکي، هيچ واکنشي در محفظه آسياب انجام نشده است. همچنين تغييرات اندازه دانه، کرنش ساختاري و درصد بي شکل شدگي ذرات موليبدنيت با فعال سازي مکانيکي در دو مخلوط پودري ذکر شده، مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد که آسياب کاري، اثر شديدي بر کاهش اندازه دانه و افزايش کرنش ساختاري ودرصد بي شکل شدگي ذرات موليبدنيت دارد. البته شدت اين تغييرات، در مخلوط پودري موليبدنيت،کربن و دولوميت تکليس شده به مراتب بالاتر از مخلوط پودري موليبدنيت،کربن و اکسيدمنيزيم بوده است. از پارامترهاي ?/Tan(?) و /d?، جهت مقايسه شدت فعال شدگي مخلوط هاي پودري، استفاده شد. تصاوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)، نشان داد که افزايش زمان فعال سازي مخلوط هاي پودري، سبب کاهش اندازه ذرات و همچنين ايجاد ساختاري مرکب و متراکم از ذرات مي گردد. اثر فعال سازي مکانيکي بر رفتار احيايي نمونه هاي مختلف با استفاده از آزمون آناليز حرارتي (STA)، بررسي گرديد. نمونه ها در اتمسفر آرگون و با سرعت هاي گرم شدن10،15و20 درجه بر دقيقه، حرارت داده شدند. منحني هاي کسر انجام واکنش بر حسب دما نشان داد که دماي شروع واکنش احيا به شدت تحت تأثير ميزان فعال سازي مکانيکي است. به طوري که با انجام 50 ساعت آسياب کاري، دماي شروع واکنش احيا در مخلوط موليبدنيت،کربن و اکسيدمنيزيم، حدود ?C190 و در مخلوط موليبدنيت،گرافيت و دولوميت تکليس شده حدود ?C240 کاهش يافته است. سينتيک احياي مخلوط هاي پودري با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن و روش هاي بدون مدل اوزاوا، فريدمن و کسينجر مورد بررسي قرار گرفت. بررسي ها نشان داد که در احياي کربوترمي موليبدنيت در حضور اکسيدمنيزيم انجام واکنش بودوارد کندترين مرحله و کنترل کننده واکنش احياست. بر اساس محاسبات سينتيکي در مخلوط موليبدنيت،کربن و اکسيدمنيزيم مقدار انرژي اکتيواسيون و ضريب پيش نمايي(نمونه فعال سازي نشده) به ترتيب حدود kJ.mol-1 425 و sec-11010

ارتقاء امنیت وب با وف بومی