Logo BSU

Please use this identifier to cite or link to this item: https://elib.bsu.by/handle/123456789/103005
Title: Твердофазный синтез магнетита из гематита в восстановительной атмосфере паров этилового спирта
Authors: Усенко, А. Е.
Паньков, В. В.
Собеский, А. С.
Keywords: ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Химия
Issue Date: 2013
Publisher: Минск : БГУ
Citation: Вестник БГУ. Серия 2, Химия. Биология. География. - 2013. - №3. - С. 16-21
Abstract: The present work is devoted to possibility of hematite to magnetite transformation in reduction atmosphere of N2+С2H5OH at temperatures below 500 °C. Heat treatment of α-Fe2O3 was carried out in a tube furnace in two different ways. The first one was the heating in the inert atmosphere of nitrogen (N2). The second one was the heating in the reduction atmosphere created by evaporation of ethanol-water solution and passing through N2 as a carrier gas. Due to use of different atmospheres temperature and time of heat treatment were varied from 200 to 900 °C and from 1 to 12 h, respectively. Formation and change of phase composition were examined by X-ray diffraction technique (diffractometer DRON-3, Cu-Kα-radiation).On the basis of XRD-analyses introduction of C2H5OH to N2-atmoshere was established to decrease the transformation temperature to 250 °C even under short time of heating. Reduction of hematite in the presence of C2H5OH at T=250–350 °C range was shown to be obeyed the kinetic model of contracting volume. Diffusion played a leading role in limitation of the transformation rate at T>350 °C. The transformation was described by the Yander model. The following kinetic parameters of the transformation in the reduction atmosphere were estimated: a rate constant, an effective activation energy. It was established that the reduction in the inert atmosphere proceeded with an appreciable rate only at T > 500 °C. Transformation kinetic at T=600–800 °C depended on heat treatment time. The reduction rate at t=0–5 hours was kinetic governed as calculated orders through equation ln [–ln(1–α)] = f(ln t) were higher than 1. When increasing time of heat treatment the transformation proceeded in mixed regime which was confi rmed by estimated orders (<0,5) and value of effective activation energy (43,9±4,6 kJ/mole). = Данная работа посвящена изучению возможности превращения гематита в магнетит в восстановительной атмосфере N2+С2H5OH при температуре ниже 500 °C. Обжиг α-Fe2O3 осуществляли в трубчатой печи двумя способами: в инертной среде (N2) и в восстановительной атмосфере, где роль газаносителя выполнял азот N2, а восстановительная атмосфера создавалась за счет паров этилового спирта С2H5OH. Температура обжига в зависимости от атмосферы синтеза варьировалась от 200 до 900 °С, время термообработки – от 1 до 12 ч. Образование и изменение фазового состава в процессе синтеза контролировали с помощью рентгенофазового анализа (РФА) на дифрактометре ДРОН-3 (Cu-К-излучение). На основании данных РФА установлено, что введение C2H5OH в атмосферу N2 снижает температуру трансформации α-Fe2O3 в Fe3O4 до 250 °C даже при небольших временах термообработки. Показано, что в области температур от 250 до 350 °C восстановление гематита в присутствии C2H5OH кинетически ограничено, т. е. подчиняется кинетической модели сокращающихся сфер. Обнаружено, что при температуре выше 350 °C доминирующую роль в определении скорости α-Fe2O3→Fe3O4 играет диффузия, кинетика превращения гематита в данных условиях описывается моделью Яндера. Вычислены кинетические параметры трансформации гематита в восстановительной атмосфере: константы скорости, эффективная энергия активации. Установлено, что восстановление гематита до магнетита в инертной атмосфере N2 с заметной скоростью протекает при температуре синтеза выше 500 °C. Показано, что кинетика трансформации гематита при T=600–800 °C зависит от времени обработки. При времени синтеза от 0 до 5 ч скорость ограничивается процессами зародышеобразования и химического превращения, поскольку вычисленные по уравнению ln [–ln(1–α)] = f(ln t) формально-кинетические порядки выше единицы. При увеличении времени синтеза трансформация α-Fe2O3→Fe3O4 протекает в смешанном режиме: вычисленные порядки меньше 0,5, а значение эффективной энергии активации – (43,9±4,6) кДж/моль.
URI: http://elib.bsu.by/handle/123456789/103005
ISSN: 2308-9164
Appears in Collections:2013, №3 (октябрь)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
16-21.pdf444,56 kBAdobe PDFView/Open


PlumX

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.