Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Masoud Panepour
مهدی احمدیان (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahsa Parsi
مه سا پارسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigation of Mechanical Activation and Aluminum Additive on the Carbothermic Reduction of Molybdenite in the Presence of Lime
The conventional technology for production of molybdenum from molybdenite concentrates consists of various steps which include roasting of the concentrates and finally reduction with hydrogen in two or more steps. In this study the effect of mechanical activation and aluminum on the carbothermic reduction of molybdenite in the presence of lime was investigated. 5%wt of aluminum was added to the powder mixture of molybdenite, Carbon and lime(1:2:2). Mechanical activation was performed on the mixtures in argon atmosphere, for different time periods(0-10hr) using a planetary ball mill. Different samples were thoroughly investigated by simultaneous thermal analysis (STA). The samples were heated in argon atmosphere with the linear heating rate of 10°C/min. The XRD result for samples, before and after milling demonstrated that by milling up to 5hr and more, before heating treatment, causing production of molybdenum and aluminum sulfide in the mixture, and after heating treatment, causing production of aluminum carbide in the mixture. Change in molybdenite crystallite size and structural micro strain studied based on integral breadth analysis of obtained XRD patterns. By mechanical activation, the grain size and structural strain of molybdenite decreased and increased respectively. The reaction fraction curves versus temperature revealed that starting temperature of the reaction for both samples without aluminum and with 5%wt aluminum and without mechanical activation, were 1040°C, but final reduction temperature of the reaction of sample with 5%wt aluminum compared to without aluminum was decreased about 260°C. Also both start and final reduction temperature of the reaction of sample milling for 10hr decreased 90°C compared to sample with 5%wt aluminum and without ball milling. It means the presence of aluminum increased the rate of reaction. Kinetics of molybdenite carbothermic reduction in non isothermal condition were studied by model-fitting (Coats-Redfern) and model free (Ozawa, Kissinger and tarink ) methods. It is also obtained that the Boudouard reaction was the controlling step in the carbothermic reduction of molybdenite in the presence of lime and 5%wt aluminum with 10hr milling. In the presence of aluminum, the solid state reactions occur in a very small amounts, also the Boudouard reaction be actives at lower temperatures. The reaction control model was F1. The activation energy and pre-exponential factor calculated 44.5kcal/mol , 2.26×10 12 s -1 respectively for milling 10hr. Keywords : Molybdenite, Aluminum, Mechanical activation, Kinetic, Carbothermic reduction
روش متداول برای استخراج مولیبدن، تولید از طریق تشویه و احیاء با گاز هیدروژن می باشد. این روش از محدودیت هایی برخوردار است. در این پژوهش، تأثیر آلومینیم و فعال سازی مکانیکی بر احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور آهک مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، مقدار 5 درصد وزنی آلومینیم به مخلوط پودری مولیبدنیت-آهک-گرافیت با نسبت استوکیومتری (1:2:2) اضافه گردید. سپس فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری در اتمسفر آرگون توسط آسیاب گلوله ای سیاره ای و مدت زمان های متفاوت (0 تا 10 ساعت) انجام شد. به منظور بررسی اثر حضور آلومینیم و کار مکانیکی بر نمونه ها، با استفاده از آزمون آنالیز حرارتی هم زمان (STA)، نمونه ها در اتمسفر آرگون و با سرعت °C/min 10 تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. آزمون پراش پرتو ایکس برای نمونه ها قبل و بعد از آسیاب کاری انجام شد. نتایج نشان داد انجام آسیاب کاری به مدت 5 ساعت وبیشتر قبل از عملیات حرارتی سبب تشکیل مولیبدن و سولفید آلومینیم در محفظه آسیاب و بعد از عملیات حرارتی علاوه بر احیای مولیبدنیت، سبب تولید کاربید آلومینیم می گردد. نتایج به دست آمده در مورد اندازه دانه و کرنش ساختاری ذرات مولیبدنیت نشان داد با انجام فرایند آسیاب کاری، اندازه دانه مولیبدنیت کاهش و کرنش ساختاری افزایش می یابد. منحنی های کسر انجام واکنش برحسب دما نشان داد دمای شروع واکنش برای هردو نمونه بدون آسیاب کاری، بدون آلومینیم و حاوی 5 درصد آلومینیم °C 1040بوده و دمای پایان واکنش برای نمونه حاوی آلومینیم نسبت به نمونه بدون آلومینیم حدود °C260 کاهش یافته است. همچنین دمای شروع و پایان واکنش برای نمونه 10 ساعت کار مکانیکی شده ، حاوی 5 درصد وزنی آلومینیم نسبت به نمونه حاوی 5 درصد آلومینیم و بدون کار مکانیکی°C 90 کاهش داشته است. به عبارت دیگر حضور آلومینیم، هرچند تأثیر زیادی بر دمای شروع واکنش نداشته اما سرعت واکنش را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در شرایط غیر همدما با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن و روش های برازش مدل اوزاوا (FWO)، کسینجر(KAS) و استارینک، بررسی و مشخص گردید در احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور آلومینیم مانند مخلوط بدون آلومینیم، انجام واکنش بودوارد کندترین مرحله و کنترل کننده سرعت واکنش احیاء است. البته در حضور آلومینیم در دماهای پایین واکنش احیاء در حالت جامد به میزان ناچیزی انجام شده، همچنین واکنش بودوارد در دماهای پایین تری فعال می گردد. سپس واکنش احیای فاز میانی مولیبدات کلسیم توسط مونوکسید کربن حاصل از واکنش بودوارد انجام می شود. مدل حاکم بر واکنش نیز مدل کنترل شیمیایی F1 تعیین شد. مقدار انرژی اکتیواسیون در نمونه 10 ساعت آسیاب کاری kcal/mol 5/44 و مقدار ضریب پیش نمایی min -1 10 12 ×26/2 محاسبه گردید. کلمات کلیدی: مولیبدنیت، احیای کربوترمی، آلومینیم، فعال سازی مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی