Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Masoud Panepour
مهدي احمديان (استاد راهنما) مسعود پنجه پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahsa Parsi
مه سا پارسي

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
چکيده روش متداول براي استخراج موليبدن، توليد از طريق تشويه و احياء با گاز هيدروژن مي باشد. اين روش از محدوديت هايي برخوردار است. در اين پژوهش، تأثير آلومينيم و فعال سازي مکانيکي بر احياي کربوترمي موليبدنيت در حضور آهک مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور، مقدار 5 درصد وزني آلومينيم به مخلوط پودري موليبدنيت-آهک-گرافيت با نسبت استوکيومتري (1:2:2) اضافه گرديد. سپس فعال سازي مکانيکي مخلوط پودري در اتمسفر آرگون توسط آسياب گلوله اي سياره اي و مدت زمان هاي متفاوت (0 تا 10 ساعت) انجام شد. به منظور بررسي اثر حضور آلومينيم و کار مکانيکي بر نمونه ها، با استفاده از آزمون آناليز حرارتي هم زمان (STA)، نمونه ها در اتمسفر آرگون و با سرعت °C/min 10 تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند. آزمون پراش پرتو ايکس براي نمونه ها قبل و بعد از آسياب کاري انجام شد. نتايج نشان داد انجام آسياب کاري به مدت 5 ساعت وبيشتر قبل از عمليات حرارتي سبب تشکيل موليبدن و سولفيد آلومينيم در محفظه آسياب و بعد از عمليات حرارتي علاوه بر احياي موليبدنيت، سبب توليد کاربيد آلومينيم مي گردد. نتايج به دست آمده در مورد اندازه دانه و کرنش ساختاري ذرات موليبدنيت نشان داد با انجام فرايند آسياب کاري، اندازه دانه موليبدنيت کاهش و کرنش ساختاري افزايش مي يابد. منحني هاي کسر انجام واکنش برحسب دما نشان داد دماي شروع واکنش براي هردو نمونه بدون آسياب کاري، بدون آلومينيم و حاوي 5 درصد آلومينيم °C 1040بوده و دماي پايان واکنش براي نمونه حاوي آلومينيم نسبت به نمونه بدون آلومينيم حدود °C260 کاهش يافته است. همچنين دماي شروع و پايان واکنش براي نمونه 10 ساعت کار مکانيکي شده ، حاوي 5 درصد وزني آلومينيم نسبت به نمونه حاوي 5 درصد آلومينيم و بدون کار مکانيکي°C 90 کاهش داشته است. به عبارت ديگر حضور آلومينيم، هرچند تأثير زيادي بر دماي شروع واکنش نداشته اما سرعت واکنش را به ميزان قابل توجهي افزايش داده است. سينتيک احياي کربوترمي موليبدنيت در شرايط غير همدما با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن و روش هاي برازش مدل اوزاوا (FWO)، کسينجر(KAS) و استارينک، بررسي و مشخص گرديد در احياي کربوترمي موليبدنيت در حضور آلومينيم مانند مخلوط بدون آلومينيم، انجام واکنش بودوارد کندترين مرحله و کنترل کننده سرعت واکنش احياء است. البته در حضور آلومينيم در دماهاي پايين واکنش احياء در حالت جامد به ميزان ناچيزي انجام شده، همچنين واکنش بودوارد در دماهاي پايين تري فعال مي گردد. سپس واکنش احياي فاز مياني موليبدات کلسيم توسط مونوکسيد کربن حاصل از واکنش بودوارد انجام مي شود. مدل حاکم بر واکنش نيز مدل کنترل شيميايي F1 تعيين شد. مقدار انرژي اکتيواسيون در نمونه 10 ساعت آسياب کاري kcal/mol 5/44 و مقدار ضريب پيش نمايي min -1 10 12 ×26/2 محاسبه گرديد. کلمات کليدي: موليبدنيت، احياي کربوترمي، آلومينيم، فعال سازي مکانيکي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی