A UNiVERSUM:
№8 ПОП_& ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_август. 2022 г.
ОСОБЕННОСТИ УСЛОВИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕХОКИСИ МОЛИБДЕНА ВОДОРОДОМ
Халимжонов Тохир Салимович
канд. техн. наук,
Ташкентский государственный технический университет Республика Узбекистан, г. Ташкент
Асатов Суннатулло Неъматиллоевич
ассистент,
Ташкентский государственный технический университет Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: amin 109@inbox.ru
FEATURES OF THE CONDITIONS FOR THE REDUCTION OF MOLYBDENUM TRIOXIDE WITH HYDROGEN
Toxir Khalimjonov
Candidate of Technical Sciences, Tashkent state technical university Republic of Uzbekistan, Tashkent
Sunnatullo Asatov
Assistant,
Tashkent state technical university Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются существующие методики и способы восстановления молибдена с использованием различных восстановителей. Также изучена химия и кинетика протекания реакций, определены кривые восстановления.
ABSTRACT
The article discusses the existing methods and methods for the reduction of molybdenum using various reducing agents. The chemistry and kinetics of the reactions were also studied, and recovery curves were determined.
Ключевые слова: молибден, восстановитель, водород, атом, молекула, газ. Keywords: molybdenum, reducing agent, hydrogen, atom, molecule, gas.
Введение. Восстановление окислов является одним из распространенных методов получения металлических порошков. Восстановлением называют процесс превращения окисла в элемент или низший окисел путем отнятия кислорода при помощи другого вещества - восстановителя. Восстановлением может быть только то вещество, которое при температуре реакции обладает более высоким химическим сродством к кислороду, чем подлежащий восстановлению металл.
Методики исследования, результаты и их обсуждение
Устойчивому состоянию молекул, образующих реакционную систему, соответствует минимум их потенциальной энергии. Если в результате химических превращений эти молекулы перестраиваются, образуя совокупность новых стабильных молекул,
то такая совокупность также будет отвечать минимуму потенциальной энергии. Вполне очевидно, что в каком-то промежуточном состоянии потенциальная энергия будет больше, чем в исходном или конечном устойчивом состоянии. Этот максимум можно представить, как состояние с более высокой активностью, которое должно быть достигнуто молекулами для их перехода от одного устойчивого состояния к другому. Энергия, необходимая реагирующим молекулам для достижения такой активности, называется энергией активации. Константа скорости реакции определяется числом атомов или молекул, реагирующих в единицу времени. Скорость пропорциональна числу атомов или молекул, обладающих активностью, достаточной для преодоления, соответствующего энергетического барьера [1, с. 432].
Библиографическое описание: Халимжонов Т.С., Асатов С.Н. ОСОБЕННОСТИ УСЛОВИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕХОКИСИ МОЛИБДЕНА ВОДОРОДОМ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 8(101). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/14182
№ 8 (101)
A UN'
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2022 г.
Как правило, восстановителями служат газы (водород, окись углерода и газы, содержащие СО и Щ а также различные диссоциированные газы, например, аммиак).
В промышленной практике для получения порошкообразного молибдена в качестве восстановителя используют водород.
При восстановлении трехокиси молибдена водородом отчетливо выявляются следующие ступени восстановления, соответствующие реакциям [1, с. 432]:
МоОз + Н2 = МоO2,78 + Н2O МоО2,78 + пН2 = МоO2,72 + Н2O МоО2,72 + пН2 = МоO2,27 + Н2O МоО2,27 + Н2 = МоO2,22 + Н2O МоО2,22 + Н2 = Мо02 + Н2О Мо02 + Н2 = МО + Н2О
Процесс можно проводить в одну или две стадии. При одностадийном восстановлении получаются грубозернистые порошки вследствие того, что водород, содержащий пары воды, в этом случае находится в длительном контакте с восстанавливаемыми окислами молибдена. Это благоприятствует росту зерен. Поэтому предпочтение отдаётся двух стадийному восстановлению, что позволяет получать тонкодисперсные порошки определенной зернистости, предназначенные для производства компактного металла методом порошковой металлургии.
Нами установлено, что на термогравиметрических кривых, выражающих зависимость изменения массы от температуры, наблюдается остановка, отвечающая составу М0О2 причем площадка тем больше, чем больше влаги присутствует в водороде (рис.1.).
Рисунок 1. Кривые масса-температура для восстановления МоОз: а - в потоке сухого водорода, б - в потоке водорода с 3% паров воды Скорость подъёма температуры 150°С в час (цифры на кривых - температура, °С)
В табл.1, представлены данные термогравиметрического изучения восстановления МоОз. Из табл.1. видно, что температуры начала восстановления МоОз и температуры, отвечающие завершению первой стадии восстановления и полному восстановлению в потоке сухого водорода, примерно на 120°С ниже, чем во влажном водороде [2, с. 255].
В продуктах неполного восстановления, состав которых лежит в интервале МоО3 - МоО2, рентгеновским анализом не были обнаружены промежуточные окислы типа МоЮп, М09О26 и другие.
Эти окислы, преимущественно МоЮп (у-фаза), появляются в небольших количествах в продуктах восстановления лишь после того, как почти вся трех окись молибдена восстановилась до двуокиси. Промежуточный окисел у - Мо4Оц образуется в результате вторичного взаимодействия между МоО2 и МоОз:
ЗМоОз + М0О2 = МоО4Оц
№ 8 (101)
AunI
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2022 г.
Таблица 1,
Данные термогравиметрического изучения восстановления МоО з
Состав газа Температура начала восстановления °С Состав продукта первой стадии Температура, °С
первой стадии полного восстановления
Сухой водород 300 МоО0,87 495 610
310 МоО 512 615
320 МоО1,1 524 620
330 МоО1,2 533 630
340 МоО1,37 542 635
350 МоО1,48 557 645
360 МоО1,б 561 650
370 МоО1,7 572 655
380 МоО1,87 580 660
390 МоО1,96 590 670
Водород с 3% паров воды 400 МоО1,15 590 700
410 МоО1,25 600 710
420 МоО1,35 610 720
430 МоО1,45 620 725
440 МоО1,55 635 735
450 МоО1,7 640 745
460 МоО1,8 655 750
470 МоО1,85 660 760
480 МоО1,9 680 775
490 МоО1,95 690 780
510 МоО2 05 710 795
Эта реакция протекает быстро с эндотермическим эффектом при температуре 610-640°С. Между М0О2 и Мо не обнаружено каких-либо промежуточных фаз.
Торможение процесса вблизи завершения первой ступени восстановления МоОз -МоО2 (рис.1.), вероятно, объясняется эндотермичностью второй стадии восстановления МоО2 до Мо. Реакция первой
Значения к
стадии восстановления сопровождается выделением тепла.
Точная опенка тепловых эффектов реакций первой и второй стадий затрудняется расхождениями в значениях теплоты образования МоО2 и отсутствием данных о теплоемкости двуокиси молибдена.
Таблица 2.
равновесия
Температура, °C AZ, ккал/моль МоОз К = РН О / Р Н2
25 - 21279 3,98 * 10-15
100 -21823 4,52 * 10-7
200 -22568 1,7 * 10-1
300 -23095 2,2* 10
400 - 23730 5,0 * 107
500 -24023 3,3 * 107
600 - 24305 1,7 * 106
700 -24985 1,62 * 106
800 - 25564 1,58 * 105
Первая ступень восстановления сопровождается большой убылью изобарного потенциала. Значения констант равновесия столь велики (табл.2.), что реакция практически необратима и может протекать при весьма низких содержаниях водорода в смеси Н2 + Н2О. Приближенные значения изобарных потенциалов и констант равновесия реакции:
МоОз tb + Н = М0О2 ТВ + ШОт
При расчете использованы уравнения Дz для МоО2 = -140100-4,67 ^ Т+55,8Т
для МоОз: - Дz т = -178900 - 4,6Т^Т + 75,3Т для Н2О: Дz = - 58900 + 13,1 Т. Реакция второй стадии восстановления эндотермическая. Для этой реакции в зависимости от принятого значения Д Н298 для МоО2, стандартный тепловой эффект реакции варьирует от + 16,1 до + 25,2ккал. При 815°С на второй стадии восстановления поглощается 21,0 ккал на 1 моль МоО2, или 164,5 ккал на 1 кг МоО2.
№ 8 (101)
A UN'
ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
август, 2022 г.
Заключение
Восстановление Мо02 до Мо термодинамический возможно в интервале температур 665-900°С в том случае, если содержание паров воды в газовой смеси не превышает 18 и 30 % соответственно.
Практически для обеспечения высокой скорости восстановления необходимо использовать хорошо осушенный водород и вести процесс в потоке газа, непрерывно удаляя выделяющиеся пары воды.
Список литературы:
1. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. // М., «Металлургия», 1991г, -с. 432.
2. Шегай А.А., Шарипов Х.Т., Шегай М.А. Технология молибдена и материалов на его основе / - Ташкент: ФАН и технология, 2010 г. -с. 255.
3. Хасанов А.С., Шодиев А.Н., Саидахмедов А.А., Туробов Ш.Н. Изучение возможности извлечения молибдена и рения из техногенных отходов / Горный вестник Узбекистана г. Навои. 2019г. -№3 -с. 51-53.
4. Ватолин Н.А., Халезов Б.Д., Харин Е.А, Зеленин Е.А. Краткий обзор способов переработки молибденовых концентратов и поиск экологически чистой технологии / Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). № 2011. —с.170-175
5. Alvaro Aracena, Alan Azocar, Juan Patricio Ibanez, Oscar Jerez. Mechanism and leaching kinetics of molybdenite concentrate in a hydrogen peroxide-acid system. DOI: 10.5277/ppmp18139. Physicochem. Probl. Miner. Process., 55(1), 2019, pp.140-152.
6. Behzod Tolibov, Abdurashid Hasanov. Theoretical basis and analysis of experiences on studying the mechanisms of oxides formation during oxidative firing of molybdenum sulfides. International Scientific Journal Theoretical & Applied Science, №11, 2021 г. -pp. 372-375.
7. Tolibov B.I., Khasanov A.S., Pirmatov E.A. Factors influencing technological indicators in the production of molybdenum // Universum: технические науки: электроный научный журнал, 2021. 10(91), -pp. 39-42.