КІНЕТИКА ПРОЦЕСУ ОТРИМАННЯ МІКРОННОГО ПОРОШКУ НІКЕЛЮ ВОДНЕВИМ ВІДНОВЛЕННЯМ ОКСИДНОГО З'ЄДНАННЯ В НЕІЗОТЕРМІЧНИХ УМОВАХ
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2020.2.19-24Ключові слова:
кінетика, нікель, оксид нікелю, мікронний порошок, водневе відновлення, неізотермічна умова, диференційно-різницевий метод, енергія активаціїАнотація
У даній роботі проведено вивчення кінетії процесу отримання мікронного порошку нікелю водневим відновленням оксидного з'єднання в неізотермічних умовах. Процес відновлення мікронного порошку NiO воднем в неізотермічних умовах проводили в режимі лінійного нагріву зі швидкістю 10°С/хв в інтервалі температур 20-450°с.вивчення кристалічної структури і складу порошкових зразків виконували методом рентгенофазового аналізу. Питома поверхня Sпит порошків вимірювали методом БЕТ по низькотемпературної адсорбції азоту. Середній розмір частинок порошків Dср визначали за даними вимірювання величини Sпит. Розмір і форму частинок вивчали скануючим електронно-мікроскопічним методом. Розрахунок кінетичних параметрів процесу відновлення оксиду нікелю в неізотермічних умовах проводили диференціальним методом, використовуючи дані термогравіметричного аналізу і рівняння неізотермічної кінетики. Виявлено, що процес водневого відновлення мікронного порошку оксиду NiO в неізортермії відбувається в інтервалі температур 270-335°С з максимальною питомою швидкістю 9,667·10-8 кг/с, зафіксованою при температурі 316°С. Залежність ступеня перетворення в ході відновлення визначали методом математичної статистики і можна добре описати виразом y=0,0001e0,0168·x з коефіцієнтом детермінації R2=0,9739. Енергія активації процесу відновлення мікронного порошку NiО оцінювалася в ~43 кДж/моль, що свідчить про змішаний режим реагування. В даному режимі раціональним способом прискорення процесу є як підвищення температури, так і усунення дифузійного шару продукту відновлення шляхом інтенсивного перемішування. Показано, що збільшення температури до 316℃ дозволяє ефективно підвищити швидкість загального процесу водневого відновлення мікронного порошку NiO при гарантії якості продукту відновлення. Отримані мікронні частинки Ni є високо пористим матеріалом, при цьому частинки Ni збираються у великі пористі агрегати розміром до 10 мкм.Посилання
Nguyen V.M., Karunakaran G., Nguyen T.H., Kolesnikov E.A., Alymov M.I., Levina V.V., Konyukhov Yu.V. Enhancement of structural and mechanical properties of Fe+0.5 % C steel powder alloy via incorporation of Ni and Co nanoparticles. Letters on Materials. 2020, 10(2), 174–178. Doi: 10.22226/2410-3535-2020-2-174-178.
Kagakin E.I., Lapsina P.V., Dodonov V.G., Pugachev V.M. Vliyanie temperaturyi protsessa vosstanovleniya karbonata nikelya na harakteristiki ultradispersnogo nikelya. Vestnik KemGU. 2012, 52(4-1), 264–267 (in Russ.).
Shamro E.A., Vyazmin O.A., Evlanov S.F. Kinetika protsessa gazovogo vosstanovleniya promyishlennoy zakisi nikelya v kipyaschem sloe. Tsvetnyie metallyi. 1970, 12, 10–14 (in Russ.).
Ryizhonkov D.I., Arsentev P.P., Yakovlev V.V. Teoriya metallurgicheskih protsessov. Moskva: Metallurgiya. 1989. S. 392 (in Russ.).
Braun M., Dollimor D., Galvey A. Reaktsii tverdyih tel. Moskva: Mir, 1983, S. 360 (in Russ.).
Ryizhonkov D.I., Tomlyanovich V.D. Teoriya metallurgicheskih protsessov. Uchebnoe posobie. Moskva: MISiS, 1981, S. 92 (in Russ.).
Kolpakova N.A., Romanenko S.V., Kolpakov V.A. Sbornik zadach po himicheskoy kinetike. Tomsk: Izdatelstvo TPU. 2008, S. 280 (in Russ.).
Schmalzried H. Chemical Kinetics of Solids. Weinheim: VCH. 1995, Р. 700.
