Кинетика низкотемпературного алюминотермического восстановления танталата железа

摘要

Изучена кинетика низкотемпературного (900 - 1180 °С) восстановления танталата железа (98,2 масс. % FеТа_2О_6, 1,8 масс. % Та_2O_5, размер частиц < 0,1 мм) избытком алюминия (размер частиц < 0,14 мм) при мольном соотношении Аl:FеТа_2O_6, равном 6. По данным дифференциальной сканирующей калориметрии и рентгенофазового анализа процесс восстановления практически, завершается при 1180 °С, металлическими продуктами являются ТаFеАl,ТаАl_3 иТа_(17)Аl_(12). По результатамтермокинетических расчётов (методы Озавы - Флинна - Уолла и нелинейной регрессии) формальный механизм процесса представлен схемой Впа -> СпС, включающей две последовательные стадии, контролируемые автокаталитически активированными реакциями. Кинетические параметры стадий: 1) Е_1 = 429 кДж-моль~(-1), А_1 = 10~(15.3) с~1; 2) Е_2 = 176 кДж-моль~(-1), А_2 = 10~(3.9) с~(-1) (Е_j - энергия активации, А_j- предэкспоненциальный множитель). Прогнозирование в рамках модели Впа -> СпС указывает на возможность получения реакционной смеси, содержащей ≥ 98 мол. % формального конечного продукта восстановления, при изотермической выдержке в интервале температур 1040 - 1120 °С в течение 1,5-5 минут. Предложенную модель можно использовать для разработки научных основ и обоснования технологических режимов получения сплавов тантала из минерального и техногенного сырья.