تاثیر فعال سازی مکانیکی بر احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم

در این پژوهش، تاثیر فعال سازی مکانیکی بر تغییرات ساختاری و رفتار احیایی مخلوط پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ترمودینامیک و سینتیک احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم بررسی شد. جهت بررسی تاثیر فعال سازی مکانیکی بر تغییرات ساختاری و احیا، فعال سازی مکانیکی کلیه مخلوط های پودری مولیبدنیت، گرافیت و کربنات سدیم با نسبت مولی 1 :4 : 2 در یک آسیاب گلوله ای در محیط گاز خنثی آرگون برای مدت زمان های 10 تا 70 ساعت، صورت گرفت. همچنین جهت بررسی تاثیر میزان کربنات سدیم بر تغییرات ساختاری و احیا، سه نسبت مولی مختلف از کربنات سدیم ( 1: 4 :2 ، 1: 4 :3 و 1: 4 :4) انتخاب و هر کدام به مدت 40 ساعت در یک آسیاب گلوله ای در محیط گاز خنثی آرگون آسیاب گردید. نتایج حاصل از الگوی پراش پرتو ایکس (xrd) کلیه نمونه ها، نشان داد که در حین فعال سازی مکانیکی، هیچ واکنش یا تغییر فازی در محفظه آسیاب انجام نشده است. تغییرات اندازه دانه و کرنش شبکه ذرات مولیبدنیت با فعال سازی مکانیکی در مخلوط های پودری ذکر شده، مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که آسیاب کاری اثر شدیدی بر کاهش اندازه دانه و افزایش کرنش ساختاری ذرات مولیبدنیت دارد. همچنین مشخص شد که با افزایش میزان کربنات سدیم، از میزان فعال شدگی ذرات مولیبدنیت کاهش می یابد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem)، نشان داد که افزایش زمان فعال سازی مخلوط های پودری، سبب کاهش اندازه ذرات و ایجاد ساختار مرکب از ذرات می گردد. همچنین با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلوط های پودری، تشکیل ساختار مرکب از ذرات، سریع تر اتفاق افتاده و ساختار مرکب تشکیل شده از اندازه بزرگ-تری برخوردار است. اثر فعال سازی مکانیکی بر رفتار احیایی نمونه های مختلف با استفاده از آزمون آنالیز حرارتی (sta)، بررسی گردید. نمونه ها در اتمسفر آرگون، با سرعت های گرم شدن 10، 15 و 20 درجه بر دقیقه حرارت داده شدند. نتایج مربوط به آنالیز فازی محصولات احیا و بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که احیای کربوترمی مولیبدنیت در حضور کربنات سدیم به راحتی امکان پذیر بوده و با تشکیل فازهای میانی na2moo4 و moo2 پیش می رود و محصولات نهایی احیا شامل کاربید مولیبدن و سولفید سدیم می باشد. سینتیک احیای مخلوط های پودری با استفاده از روش های بدون مدل فریدمن، اوزاوا وکسینجر و همچنین با استفاده از روش برازش مدل کوتز- ردفرن مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که دمای شروع و پایان واکنش احیا به شدت تحت تاثیر میزان فعال سازی مکانیکی است. همچنین مشخص شد که با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلوط پودری، دمای واکنش احیا افزایش می یابد. برازش مدل واکنش احیای نمونه بدون فعال سازی(mcn-0) نشان داد که مدل سینتیکی حاکم بر واکنش احیا مدل کنترل شیمیایی با انرژی اکتیواسیون kj/mol 218 و ضریب پیش-نمایی s-1 106×69/1 می باشد. با اعمال فعال سازی مکانیکی تا 70 ساعت(mcn-70) مدل سینتیکی حاکم بر واکنش احیا به کنترل شیمیایی در فصل مشترک با انرژی اکتیواسیون kj/mol 6/143 و ضریب پیش نمایی s-1 109×31/7 تغییر می کند. همچنین بررسی ها نشان داد که با افزایش میزان کربنات سدیم در مخلو های پودری مقدار انرژی اکتیواسیون واکنش احیا افزایش می یابد و مدل سینتیکی از کنترل شیمیایی در فصل مشترک برای نمونه استوکیومتری(نمونه mcn-40-2) به کنترل نفوذی ( برای نمونه mcn-40-4 ) تغییر می کند.