Electrochemical production of tungsten refractory metal powders
Tungsten refrakter metal tozlarinin elektrokimyasal üretimi
- Tez No: 509300
- Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA, YRD. DOÇ. DR. METEHAN ERDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrodeoksidasyon, Darbeli akım, Tungsten, Şelit, Erimiş Tuz Elektrolizi, Electrodeoxidation, Tungsten, Scheelite, CaWO4, Pulse Current, Molten Salt Electrolysis
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Tungsten, başlıca üretimi zor ve maliyetli bir yol olan WO3'in H2 ile indirgenmesinden elde edilir. Yakın bir zaman önce, dünya tungsten rezervlerinin yaklaşık yüzde yetmişini oluşturan CaWO4'ın elektrokimyasal yöntemlerle doğrudan indirgenmesini içeren umut vaat edici bir tungsten üretim tekniği geliştirilmiştir Bu tezde, yukarıda bahsedilen doğrudan elektrokimyasal üretim yöntemini daha da ileriye taşımaya yönelik çalışmalar yapılmıştır. Yapılan çalışmalar, laboratuvar ölçekli ve büyük ölçekli deneyler olmak üzere iki başlıkta toplanmıştır. Laboratuvar ölçekli çalışmalarda, bir akım toplayıcısına yerleştirilmiş 2.5 gramlık CaWO4 peletlerinin darbeli akım uygulanarak indirgenmesi çalışılmıştır. Elektrolit, ergimiş CaCl2 ve NaCl tuzarının ötektik kompozisyonundan (48% mol NaCl, 873 K) oluşturulmuştur. İndirgenen numuneler seyreltik HCl çözeltisinde temizleme işlemine tabi tutulmuş ve sonrasında tarama elektron mikroskopu ve X-ışınları kırınımı ile karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, metalik tungsten tozlarının darbeli akım uygulamasıyla elde edilebildiğini göstermiştir. Sonuçların analizi, darbeli akım uygulamasının literatürdeki sabit akım uygulamalarına göre daha enerji tasarruflu bir yöntem olabileceğini göstermiştir. Ayrıca elde edilen ürünlerin tane şekilleri darbeli akım parametrelerine göre farklılıklar göstermiştir. Büyük ölçekli deneylerde; endüstriyel koşullara yaklaşmak için, üretim başına 60 ile 100 gram arasında tungsten üretebilecek pilot ölçekli bir tungsten üretim sistemi tasarlanmış ve modifiye edilmiştir. Laboratuvar ölçekli elektrolite benzer bir çözeltide, CaWO4'a sabit potansiyel uygulaması çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar indirgenmenin tamamen gerçekleşmediğini göstermiştir. Hücre kazanında ve elektrotlarda yapılan modifikasyonlar sonucunda indirgenme miktarı oldukça önemli miktarlarda arttırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Tungsten is mainly produced by H2 reduction of WO3 which makes its production difficult and costly. A promising method was recently reported for direct electrochemical production of tungsten from CaWO4 (scheelite) which is estimated as the seventy percent of the all tungsten reserves of the world. This thesis investigated the possible improvements that could be made on the direct electrochemical reduction method mentioned above. In this study, the experiments were divided into two sections, namely laboratory and large scale experiments. In the laboratory scale experiments, the application of pulse current was studied in the electrochemical reduction of 2.5 grams of CaWO4 pellets attached to a current collector. The electrolyte was composed of calcium chloride and sodium chloride salts at eutectic composition (48 pct mol NaCl at 873 K). The reduced samples were cleaned with dilute hydrochloric acid solutions and characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Examination of the results revealed that metallic tungsten was obtained by pulse current reduction. Analysis of the results indicated that pulse current application was more energy efficient than the constant current studies. Also, the final shapes of product powders varied with the pulse parameters. In the large scale experiments, a pilot tungsten production system with a production capacity of 60-100 grams of tungsten per batch was designed and modified to approach industrial scale production. The constant voltage was applied to CaWO4 which was in a similar electrolytic condition as the laboratory scale experiments. The biggest problem in the large scale was the incomplete reduction. The modifications in the cell vessel and the graphite electrode significantly increased the amount of reduction.
Benzer Tezler
- Elektrokimyasal depolama yöntemi ile WFeNi ince film alaşımlarının üretilmesi, yapısal ve elektronik özelliklerinin incelenmesi
Production of WFeNi thin film alloys by electrochemical deposition method, investigation of the structual and electronic properties
HİLAL KAYA
Doktora
Türkçe
2022
BiyofizikKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SÖĞÜT
- Tungsten oksit (WO3) ince filmlerinin elektrokromik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrochromic properties of tungsten oxide (WO3) thin films
MÜRÜVVET ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET PEKSÖZ
- Synthesis and characterization of various tungsten carbide powders from tungsten hexachloride powders via mechanochemical reaction and autoclave/pressure vessel methods
Mekanokimyasal reaksiyon ve otoklav/basınçlı kap metodlarıyla tungsten hekzaklorür tozundan çeşitli tungsten karbür tozlarının sentezi ve karakterizasyonu
NİHAN ÖZKAN AYTEKİN
Doktora
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Elektron demeti buharlaştırma yöntemi ile hazırlanmış tungsten oksit ince filmler üzerine detaylı bir çalışma: Elektrokromik cihaz üretimi ve karakterizasyonları
A detailed study on tungsten oxide thin films prepared by electron beam evaporation method: Electrochromic device preperation and characterizations
DİLEK EVECAN
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
- Synthesis of tungsten carbide and platinum composite thin films for hydrogen production by electrochemical water splitting
Elektrokimyasal su ayırma yöntemi ile hidrojen üretimi için tungsten karbür ve platin kompozit ince filmlerin sentezi
ALİ SEMERCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH YILDIZ