Volframın oksitlenmesi sırasında oluşan ara ürünün oksitlenme kinetiği
The oxidation kinetics of the product formed during the oxidation of wolfram
Yazar: AHMET ORKUN KALPAKLI
Danışman: PROF.DR. İBRAHİM YUSUFOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada sentetik şelit fosfat asidi içeren hidroklorik asitli çözeltilerdeçözündürülmüştür ve elde edilen çözeltiye amonyum klorür ilave edilmesi ile amonyumfosfovolframat hidrat (AFVH) çöktürülmüştür. AFVH'ın inert gaz atmosferindebozunma mekanizması termogravimetri (TG), diferansiyel termal (DTA) ve çıkan gazıanaliz etme teknikleri uygulanarak incelenmiştir. nert gaz atmosferinde bozunmanın ikikademede gerçekleştiği belirlenmiştir. Oda sıcaklığı ile 553 K sıcaklık aralığında oluşanilk bozunma kademesinde AFVH, bünyesindeki kristal suyu kaybetmiştir. 773-915 Ksıcaklıkları arasında meydana gelen ikinci bozunma kademesinde NH3 çıkışı olmuştur.Çıkan NH3'ün bir kısmı fosfovolfram oksidini kısmen indirgemiş ve nihai ürün olarakkimyasal formülü P2O5W24O70 olan madde elde edilmiştir. Oluşan bozunma ürünleriX-ışını difraksiyon, Fourier Transform kızıl ötesi ve taramalı elektron mikroskobu(SEM) analiz teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Nonizotermal koşullardaelde edilen termogravimetri diyagramlarından Coats ve Redfern ile Ozawa yöntemlerikullanılarak birinci ve ikinci kademe bozunma reaksiyonlarına ait aktivasyon enerjileri33,5 ve 217,3 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır.Bu çalışmada ayrıca koyu lacivert renkli oksidin (P2O5W24O70) oksitlenme kinetiğiizotermal koşullarda termogravimetri teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Oksitlenmereaksiyonunun hızı üzerine gaz akış hızının, sıcaklığın ve gaz karışımı içindeki oksijengazının kısmi basıncının etkileri araştırılmıştır. Oksitlenme reaksiyonunun hızı oksijenkısmi basıncına göre 0,94. mertebeden ve aktivasyon enerjisi 158,7 kJ mol-1 olarakbulunmuştur. zotermal koşullarda gerçekleştirilen oksitlenme reaksiyonuna aitfraksiyonel dönüşüm ile süre arasında grafikler çizilmiştir. Bu grafiklere?Çekirdeklenme ve Büyüme Kinetiği? modeli yardımı ile teorik açıklama getirilmiştir.

Abstract:
In this study, synthetic scheelite was dissolved in hydrochloric acid solution containingphosphoric acid and ammonium phosphotungstate hydrate was precipitated from thissolution by adding ammonium chloride. The decomposition mechanism of theammonium phosphotungstate hydrate in inert gas atmosphere was investigated with TG,DTA and EGA. It was determined that the decomposition of ammoniumphosphotungstate hydrate realized in two steps. In the first step which occurred betweenthe room temperature and 553 K, ammonium phosphotungstate hydrate lost its crystalwater. In the second step ammonia evolved between 773 and 915 K temperatures.A fraction of the ammonia evolved reduced the phosphotungstate oxide partially and thefinal product obtained has the chemical formula P2O5W24O70. The decompositionproducts were characterized by using XRD, FTIR and SEM analytical techniques. Theactivation energies calculated from the thermogravimetric diagrams derived undernonisothermal conditions by using the Coats-Redfern and Ozawa methods were 33,5and 217,3 kJ mol-1 for the first and second decomposition steps respectively.In this study the oxidation kinetics of dark blue colored P2O5W24O70 was searched underisothermal conditions too, using thermogravimetric techniques. The effects of gas flowrate, temperature and partial pressure of oxygen in the gas mixture on the oxidationreaction rate were also investigated. The oxidation reaction rate was found to be of the0,94th order with respect to oxygen concentration and the activation energy wasdetermined as 158,7 kJ mol-1. Fractional conversion-time diagrams were drawn for theoxidation reaction carried out under isothermal conditions. Theoretical explanation wasbrought to these diagrams by applying the ?Nucleation and Growth Kinetics? model.