سينتيك سمانتاسيون مس از محلو سلفاتي به وسيله پودر آلومينيوم تحت شرايط گلوله زني

سمانتاسيون مس از محلول سولفاتي به وسيله ي پودر آلومينيوم با وجود تمايل ترموديناميكي بالا، به علت وجود لايه غيرفعال اكسيدي در سطح آلومينيوم از سرعت نسبتاً كندي برخوردار است. مطالعات پيشين بر تاثير مثبت حضور مقادير اندك يون كلريد در كاهش اين مشكل تاكيد داشته است. در اين مقاله تاثير شرايط گلوله زني هم زمان بر سينتيك اين فرآيند مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش هاي سمانتاسيون با به كارگيري آسياي سياره اي در يك جام پلي آميد حاوي گلوله هاي آلومينايي به انجام رسيد. متغيرهاي آزمايش عبارت بودند از تعداد گلوله (0 و 4)، دما (°C 55-25) و زمان (s 240-0). تمام آزمايش ها در شرايط ثابت غلظت يون مس g/L 6، غلظت يون كلريد mg.L-1 75، سرعت گردش آسيا rpm 160، ميانگين اندازه ذرات آلومينيوم μm 279 و غلظت يون هيدروژن برابر mol.L-1 3-10×94/1 انجام شدند. در اين كار معلوم شد كه با انجام گلوله زني، مرحله انگيزش فرآيند سمانتاسيون به كمتر از s 120 كاهش مي يابد. محاسبه ثابت سرعت ظاهري سمانتاسيون در شرايط گلوله زني نشان از تاثير مثبت گلوله زني هم زمان روي سينتيك فرآيند مورد بررسي دارد. همچنين انرژي فعال سازي براي دوره انگيزش و دوره اصلي واكنش، به ترتيب 86 وkJ.mol-1 26 به دست آمد و اين كاهش چشم گير انرژي فعال سازي، به تغيير مكانيسم فرآيند از كنترل شيميايي به انتقال جرم نسبت داده شد.

Despite a great thermodynamic driving force, copper cementation by aluminum from sulfate solutions involves a relatively slow kinetics due to the presence of the passive oxide film on the surface of aluminum. The previous studies have confirmed the positive effect of the presence of small amounts of chloride ion on reducing the scale of this problem. In this paper, the effect of concurrent ball milling on the kinetics of this process has been investigated. The cementation experiments were carried out in a polyamide jar with alumina balls inside by planetary ball milling. The studied parameters were ball number (0, 4), temperature (25-55 °C) and time (0-240 s). All experiments were conducted at constant condition of [Cu2+] = 6 g/L, [Cl−] = 75 mg/L, rotation speed of 160 rpm, average aluminum particle size of 279 µm and [H+] = 1.94×10-3. The results showed that concurrent ball milling reduces the induction period of the cementation process to less than 120 s. The apparent rate constant of cementation showed the positive influence of simultaneous milling on the kinetics of the studied cementation process. Moreover, activation energies of the induction and main periods were calculated to be respectively 86 and 26 kJ.mol-1, indicating the shift of the reaction mechanism from chemical control to mass transfer control.