اثر دما و دبی جریان گاز بر فرایند کربوکلریناسیون دی‌اکسید زیرکونیوم

صابریان, کمال; رایگان, شهرام; موحدیان, علی; حسینی سمنانی, سیداحمد

اثر دما و دبی جریان گاز بر فرایند کربوکلریناسیون دی‌اکسید زیرکونیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

کمال صابریان ¹

شهرام رایگان ²

علی موحدیان ²

سیداحمد حسینی سمنانی ³

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

کربوکلریناسیون

دی‌اکسید زیرکونیوم

دما

بریکت

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. 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).

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).

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

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).

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).

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).

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).