Molibden sülfürün kavrulması sırasında oluşan ara oksitlenme reaksiyonun kinetiği

Abstract

ÖZET MOLİBDEN SÜLFÜRÜN KAVRULMASI SIRASINDA OLUŞAN ARA OKSİDLENME REAKSİYONUNUN KİNETİ?İ MoS2'ün Mo03'e kavrulması sırasında ara ürün olarak M0O2 oluşmaktadır. Bu çalışmada, ara ürün olarak oluşan MoCVnin MoCVe oksidlenme kinetiği 674 - 791 K sıcaklık ve 0,08-0,30 atm oksijen kısmi basınçlarında incelenmiştir. Reaksiyon şurasında oluşan ağırlık artışları mikro elektronik mikroterazide tennogravimetrik yöntemle belirlenmiştir. Elde edilen kinetik veriler aynı zamanda MoS2'ün oksidlenme kinetiğine de açıklık getirmektedir. Denemeler tane boyutu oldukça küçük toz numunelerle ve tozların basınç altında sıkıştırılması ile elde edilen peletlerle gerçekleştirilmiştir. Deneysel olarak elde edilen dönüşüm- süre eğrilerinden izotermal koşullarda toz numuneler için dönüşüm hızının dX = bkr (l-X)(Co2)0'6 dt bağıntısına uyduğu bulunmuştur. Oksidlenme reaksiyonuna ait aktivasyon enerjisi 35,4 kcal/mol ( 148 kJ / mol ) olarak bulunmuştur. Reaksiyon oksijen konsantrasyonuna göre 0,6. mertebedendir. Peletler için, izotermal koşulların söz konusu olduğu düşük sıcaklık ve düşük oksijen konsantrasyonlarında `Birbirine Eklenen Reaksiyon Süreleri Kuralı`na göre türetilen t* = -ln(l-X) + (av2){ l-3(l-X)2/3 + 2(l-X)} bağıntısı geçerlidir. ( ov ) parametresinin çok düşük değerleri için reaksiyon kimyasal kinetik kontrolünde, büyük değerleri için ise ürün tabakası gözenek difîizyonu kontrolünde gerçekleşmektedir.Oksidlenme reaksiyonunun ekzoterm oluşu peletierle yapılan denemelerde non- izotermal koşullann dikkate alınmasını zorunlu kılmıştır Reaksiyon ısısının gaz fazına transfer olamadığı durumlarda pelette sıcaklık artışları oluşmuştur. Sıcaklık artışları pelette sinterlenmeye ve çatlaklar oluşumuna neden olmuştur ve bu değişimler reaksiyon hızını etkilemiştir. Isı balansı yaparak peletlerde meydana gelen sıcaklık artışlarına teorik açıklama getirilmiş ve elde edilen dönüşüm-süre eğrilerinden maksimum sıcaklık artışı hesaplanmıştır. Non-izotermal koşullar için kimyasal reaksiyonun yanısıra kütle transferi, ısı transferi ve akışkanlar mekaniği dikkate alınmıştır. Toz ve peleüere ait dönüşüm-süre eğrileri birbirleri ile karşüaşlınimış ve teorik açıklama getirilmiştir.

SUMMARY THE KINETICS OF THE INTERMEDIATE OXIDATION REACTION OCCURRING DURING THE ROASTING OF MOLYBDENUM SULFIDE During the roasting of MoS2 to M0O3, M0O2 forms as an intermediate-product. Li this study, oxidation kinetics of the intermediate-product M0O2 to M0O3 was investigated in the temperature range of 674-791 K and in the oxygen partial pressure range of 0.08-0.30 arm. Weight increases during the reaction were determined by thermogravimetric analysis using a microelectronic microbalance. The data obtained gave a better understanding to the oxidation kinetics of MoS2. Fine grained powder and pellets prepared from powder by pressure were used in the experiments. From experimentally obtained conversion-time curves, it is found that the conversion rate for the powdered sample at isothermal conditions fits the following equation. dX v0.6 bkr (l-X)(Co2)u dt The activation energy for the oxidation reaction was found to be 35.4 kcal / mol (148 kJ/mol). The reaction is 0.6th order with respect to oxygen concentration. For the pellets in isothermal conditions at low temperatures and low oxygen concentrations the equation t* = - In ( 1 - X ) + ( Gv2) { 1 - 3 ( 1 - X f3 + 2 ( 1-X )} 63derived according to `The Law of Additive Reaction Times` was found to be valid. For low values of (gv2) parameter the chemical kinetics and at high values pore diffusion through product layer controls the reaction. Non-isothermal conditions had to be considered in the experiments carried out on the pellets, since the oxidation reaction was exothermic. Temperature rise occurred in the pellets when the heat of the reaction could not be transferred to the gas phase. Temperature rise caused sintering and crack formation in the pellets which affected the reaction rate. By carrying out a heat balance calculation, a theoretical explanation was presented for the temperature rise in the pellets and the maximum temperature rise was calculated from the derived conversion-time curves. Mass transfer, heat transfer and fluid dynamics were also taken into account for the non-isothermal condition besides chemical reaction. The conversion-time curves were compared for powder and pellets and a theoretical explanation was presented. 64