Magnezit cevherinin kalsinasyon mekanizması ve kinetik modellenmesi
The Calcination mechanism and the kinetics modelling of magnesite ore
- Tez No: 84540
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET RIZA ALTIOKKA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
ÖZET Bu çalışmada tane boyut aralığı 1-90 um olan Manyezit'in kalsinasyon mekanizması ve bu mekanizmaya uygun düşen kinetik ifadesi araştırıldı. Kalsinasyon deneyleri, sıcaklığın 815, 825, 835, 845, 855 ve 865 K olarak sabit tutulduğu statik koşullarda ve sıcaklığın 0,083; 0,167; 0,333 ve 0,5 K.s“1 olarak doğrusal arttığı dinamik koşullarda gerçekleştirildi. Süpürücü gaz olarak azot ve hava kullanıldı. Ayrıca çalışmalar 8,3x1ü”4; l,7xl0“3 ve 2,5xl0”3 nr'.s“1 gaz hızlarında gerçekleştirildi. Bütün deneyler simültane termal analiz (STA 409C) cihazı kullanılarak yapıldı. Deneysel verilerin ”Değişmez Boyutlu Büzülen Çekirdek Modeli“ni doğrulamadığı görüldü. Ayrıca süpürücü gaz hızının kalsinasyon hızı üzerinde etkili olmadığı ancak oluşan karbon dioksidi reaksiyon ortamından uzaklaştırmak için süpürücü bir gaza gereksinim olduğu saptandı. Statik koşullarda gerçekleştirilen deneysel veriler kalsinasyon kinetiğinin % 70 dönüşüm değerine kadar ”sıfırıncı“ ve daha yüksek dönüşüm bölgelerinde ise ”birinci“ mertebeden olduğunu gösterdi. Bu durum ”Aktif Yüzey“ teorisine uygun düşmektedir. Yani katı yüzeyinin belli bir kesrinin süpürücü gaz moleküllerince tutulduğu ve karbon dioksit desorbsiyonunun kalan katı yüzey kesri (aktif yüzey) üzerinden gerçekleştiği kanıtlandı. Bu durum modelde öngörülen aktif yüzeyin %70 dönüşüme kadar değişmediğini gösterir. Bu dönüşüm değerinden itibaren karbon dioksit oluşum hızının azalması nedeni ile aktif yüzeyin karbon dioksit moleküllerince tutulma olasılığının azaldığı ve katı yüzeyin daha büyük bir kesrinin süpürücü gaz moleküllerince tutulduğu kabul edildi. Bu kabul, dönüşümün %70 'den büyük olduğu durumda bozunmanın ”birinci“ mertebeden olduğuna uygun düşmektedir. Statik koşullarda (sabit değişik sıcaklık koşullarında), azot atmosferinde elde edilen deneysel bulgular dönüşüm hızı ifadelerinin Xb, MgCO3'ın dönüşüm oram olmak üzere, sırasıyla dXB, - - = k0 XB dt dX dt ¦s- = kI.(l-XB) XB>0,70VI şeklinde olacağını gösterdi. Değişik sabit sıcaklıklarda elde edilen deneysel verilerin Arrhenius eşitliğine uygulanmasıyla ”sıfırına“ ve ”birinci“ mertebe hız sabitlerinin sırasıyla ko =exp (20,83-24300/T) s”1 ki =exp (21,93-24200/T) s"1 şeklinde verilebilecekleri bulundu. Diğer koşullar sabit tutularak hava atmosferinde gerçekleştirilen deneyler, kalsinasyon hızının yaklaşık %25 daha düşük olduğunu gösterdi. Bu durum hava oksijeninin azota oranla katı yüzeyde daha kolay tutunduğu ve karbon dioksit desorpsiyonunun gerçekleştiği aktif yüzeyi küçültüğü şeklinde yorumlandı. Sıcaklığın doğrusal arttığı dinamik koşullarda elde edilen deneysel veriler diferansiyel, integral (Coats ve Redfern), Kissinger ve Suzuki yöntemleriyle değerlendirilerek kinetik parametreler bulundu. Dinamik veriler de kalsinasyon kinetiğinin sıfırına mertebeden olduğunu gösterdi. Kalsinasyon aktivasyon enerjisinin ise 200-280 kJ/mol arasında değiştiği saptandı. Frekans çarpanının, ortalama kalsinasyon sıcaklıklarında (800-900 K) hız sabiti için sabit değerler verecek şekilde aktivasyon enerjisi ile uyumlu olarak değiştiği de belirlendi. Statik koşullarda elde edilmiş olan kinetik parametreler literatür verileri ile tam bir uyum içindedir. Dinamik yöntemlerle bulunan parametreler ise literatür verilerinden azda olsa sapma göstermektedir. Bu sapmadan, statik verilerin dinamik verilere göre daha güvenilir olduğu sonucu çıkarıldı.
Özet (Çeviri)
SUMMARY In this study the calcination mechanism and kinetics of magnesite that has dimension range 1-90 \im have been examined. Calcination experiments; have been realised at the constant temperature of 815, 825, 835, 845, 855 and 865 K in static conditions and at the linearly increasing temperature of 0,083; 0,167; 0,333 and 0,5 K.s“ 1 in dynamic conditions. Nitrogen and air were used as the sweeping gases. Experiments were performed at 8,3x1ü”4; l,7xl0“3 and 2,5xl0”3 m'.s“1 gas velocities. All the experimental data were obtained by using simultaneous thermal analyse (STA 409C) equipment. It was found that”Unreacted Core Model of Unchanging Size“ is not verified by experimental data, In addition, it was obviously detected that sweeping gas has no effect on the calcination rate, however it was necessary to remove the carbon dioxide from the reaction zone. Experimental data obtained in static conditions proved that the calcination kinetic is ”zero order“ below the conversion of 70%, and ”first order“ above this conversion level. This is in agreement with ”Active Surface Theory“ model. That is; a definite fraction of the solid surface is occupied by the sweeping gas molecules and carbon dioxide desorption is realised on the remaining fraction of the solid surface (active surface). This indicates that the total area of the active surface considered in the model does not change till conversion exceeds70%. After this conversion level, the area of the active surface begins to decrease due to the decreasing of the production rate of carbon dioxide. Thus, the surface friction occupied by sweeping gas begins to increase with conversion. This assumption implies that decomposition is ”first order“ above the conversion of 70%. Therefore the conversion rate of magnesite in nitrogen atmosphere in static conditions can be given by - = k0 XB 0,70Where Xb is the conversion of magnesite. Applying the experimental data, obtained different constant temperatures to the Arrhenius equation, the temperature dependency of the rate constant for ”zero“ and ”first“ order decomposition were found to be ko =exp (20,83-24300/T) s”1 ki =exp (21,93-24200/T) s"1 Respectively. The experiments realised in air atmosphere, by keeping the other conditions unchanged, showed that the calcination rate was approximately 25% lower than that of the one observed in nitrogen atmosphere. This was attributed to the adsorption rate of air oxygen which is more effective than that of nitrogen. This reduces the area of the active surface on which desorption of carbon dioxide occurs. Kinetic parameters were found, for the dynamic conditions in which the temperature increased linearly, by applying of Differential, Integral, Kissinger and Suzuki methods It was observed that activation energy of calcination is ranging from 200 to 280 kJ/mol. However, the frequency factor had changed, so that at the average calcination temperature (800-900 K) the rate constant is approximately constant. Kinetic parameters obtained in static conditions are in good agreement with the literature findings. However, parameters obtained by using dynamic methods shows some deviation from the literature data. This indicated that static data are more reliable than those obtain from dynamic conditions.
Benzer Tezler
- Magnezit'in kalsinasyon + gravite yöntemi (ağır ortam) ile zenginleştirilmesi
Başlık çevirisi yok
CELAL ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Maden Mühendisliği ve MadencilikAnadolu ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUAMMER KAYA
- Kütahya magnezit cevherlerinin kalsinasyon davranışı
The Calcination behavior of Kütahya magnesite ores
GÖKHAN TURANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. KELAMİ ŞEŞEN
- Türkmentokadı manyezit cevherinin empritelerinden temizlenmesi
Benefication of Turkmentokadı magnesite ore
VEDAT ÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. MEHMET SABRİ ÇELİK
- Sodur/Konya doğal magnezit atık tozlarının sinterlenme ve karakterizasyonu
Characterization studies of sintered compacts of Sodur/Konya natural waste magnesite powder
CANAN PEYK ÜLGÜRAY
- Magnezit cevherinin sulu ortamda kükürtdioksit gazı ile çözündürülmesi ve çözünme kinetiğinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
YÜKSEL ABALI
Yüksek Lisans
Türkçe
1989
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SABRİ ÇOLAK