اثر دما و دبی جریان گاز بر فرایند کربوکلریناسیون دی‌اکسید زیرکونیوم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه پژوهشی شیمی، پژوهشکده علوم هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 836-14893، تهران - ایران

2 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، پردیس دانشکده فنی دانشگاه تهران، صندوق پستی: 731-14395، تهران - ایران

3 کارخانه تولید زیرکونیوم ایران، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1589-81465، اصفهان- ایران

چکیده

کربوکلریناسیون دی‌اکسید زیرکونیوم، مهمترین مرحله در فرایند تولید فلز زیرکونیوم می‌باشد. در این تحقیق اثر متغیرهای دما و دبی جریان گاز روی کلریناسیون 2ZrO در حضور کربن سیاه و تحت فشار جزیی گاز کلر معادل  0.3 اتمسفر در رآکتور بستر ثابت همدما در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که تبدیل 2ZrO بشدت تحت تأثیر دما می‌باشد و از میان دماهای مورد آزمایش فقط در دمای  K1223 از تغییر جریان گاز متأثر می‌گردد. انرژی آکتیواسیون فرایند برابر با kCal/mol60 بدست آمد. مدل حاکم بر فرایند، « واکنش شیمیایی روی سطح اکسید» تشخیص داده شد .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Temperature and Gas Flow Rate on the Carbochlorination Process of ZrO2

نویسندگان [English]

  • K Saberian 1
  • Sh Raygan 2
  • A Movahhedian 2
  • S.A Hosseini Semnani 3
چکیده [English]

Carbochlorination of ZrO2 is the main part of zirconium production process. In this research the effect of temperature and total gas flow rate on carbochlorination of ZrO2 in the presence of carbon black was investigated. The partial pressure of Cl2 in this study was kept at 0.3 atmosphere. The results showed that ZrO2 conversion is strongly affected by the temperature. It is also shown that at 1223 K, the process is affected by the gas flow rate. The activation energy of the process was 60kCal/mol and the chemical reaction on the oxide surface was the dominant controller of the reaction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbochlorination
  • Zirconium Dioxide
  • Temperature
  • Briquette
  1. 1.    D.M. Pasquevich, “A thermogravimetric analyzer for corrosive atmospheres and its application to the chlorination of Zro2-c mixtures,” Thermochimica acta, 156, 275-283 (1989).
 

  1. 2.     A.J. Oreilly and I.D. Doig, “The kinetics of the chlorination of zirconium dioxide with carbon and chlorine,” J. Inorg. Nucl. Chem., 34, 2487-2495 (1972).
 

  1. 3.    D.M. Pasquevich, A. Caneiro, “On the role of carbon in carbochlorination of refractory oxides,” Thermochimica Acta, 209, 209-222 (1992).
 

  1. 4.    O. Bicerolu and W.H. Gauvin, “The chlorination kinetics of zirconium dioxide in the presence of carbon,” The Can. J. Chem. Eng, 58, 357-366 (1980).
 

  1. 5.    P.K. Jena, M.L. Dosreis, “Kinetics of chlorination of zirconia in mixture with petroleum coke by chlorine gas,” Metal. Trans. B, 30B, 375 (1999).
 

  1. 6.    ش. رایگان، ک. صابریان، ع. موحدیان، ”طراحی و ساخت دستگاه سنجش  ترموگراویمتریک، مخصوص محیطهای خورنده و کاربرد آن برای کربوکلریناسیون دی اکسید زیرکونیم،  نهمین کنگره انجمن مهندسین متالورژی ایران، 358-350(1384).                                                            
 

  1. 7.     P.K. Jena and T.F. Villela, “Studies on kinetics of low temperature chlorination of ZrO2 by gaseous carbon tetrachloride,” Metal. Trans. B, 26, 235-240 (1995).
 

  1. 8.     C. Chu., “Parallel plate model for non-catalytic gas-solid reactions, “Chem. Eng.Sci, 27, 367-373 (1972).