Cloración de óxido de neodimio

MARTA V. BOSCO; GASTÓN G. FOUGA; ANA E. BOHÉ

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

CLORACIÓN DE ÓXIDO DE NEODIMIOMarta V. Bosco, Gastón G. Fouga y Ana E. Bohé.Departamento de Fisicoquímica y Control de Calidad, Complejo TecnológicoPilcaniyeu, Centro Atómico Bariloche, Av. Bustilllo Km 9.500 Cp. 8400, San Carlos deBariloche, Río Negro, Argentina.marta.bosco@cab.cnea.gov.arIntroducción El Nd está presente en cantidades significativas en minerales talescomo la monacita y bastnasita y suele ser refinado para uso general. Una buenaalternativa que permite su aislamiento, recuperación y refinación, son los procesos decloración y carbocloración para la producción de cloruros metálicos.Objetivos El objetivo de este trabajo es analizar la cinética de las reacciones decloración del óxido de neodimio (Nd2O3) mediante el uso de una balanzatermogravimétrica (TG) de alta resolución adaptada para trabajar con gasescorrosivos, con el fin de establecer la ecuación de velocidad y obtener los parámetroscinéticos. Los reactivos y productos sólidos fueron analizados mediante Difracción derayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía Dispersivaen Energía (EDE). En este trabajo se realizó un estudio sistemático del efecto de latemperatura con el objetivo de calcular las Energías de Activación (Ea), caudal total dela mezcla gaseosa (QCl2+Ar), masa de muestra (mi) y presión parcial de cloro (PCl2).Resultados La temperatura de inicio de reacción, la cual se relaciona con lareactividad del sistema, se determinó mediante mediciones no isotérmicas. Lascondiciones del experimento fueron: velocidad de calentamiento: 3 ºC/min; QAr-Cl2: 6l/h y PCl2: a 35 kPa. Un pequeño aumento de la masa se observó alrededor de los 250ºC, evidenciando que la reacción de cloración se ha iniciado. A partir de estosresultados se estableció el rango de trabajo para los análisis isotérmicos: 312-475 ºC.De los resultados de la cloración directa de Nd2O3 en el rango de temperaturaestudiado se obtuvo como único producto el oxicloruro de neodimio (NdOCl). Seanalizó la influencia del caudal utilizando muestras de 10 mg, T: 400 °C y PCl2: 35kPa. Se puede concluir que la velocidad de reacción no depende del flujo de gas acaudales superiores a 6 l/h. Para analizar el efecto de la difusión interparticular seutilizaron las siguientes condiciones: PCl2: 35 kPa; QAr-Cl2: 8 l/h; T: 400 ºC y masasiniciales de 2.5, 5, 10, 20 y 40 mg, determinándose que la velocidad de reacción nodepende de la profundidad del lecho, por lo tanto, no afectan la velocidad de reacciónglobal. El análisis cinético de la cloración de Nd2O3 para dar NdOCl como productosólido en el rango de 312-475 ºC dio como resultado una energía de activaciónintrínseca Ea = 169 ± 5 kJ/mol. Para evaluar el efecto de la presión parcial de Cl2 lascondiciones experimentales fueron: QAr-Cl2: 8 l/h; T: 400 ºC; mi: 20 mg y PCl2: 10-50kPa. Se observó que la presión parcial tiene efecto sobre la velocidad a presionesmenores a 20 kPa. A partir de este análisis se determinó un orden de reacción de 0.40con respecto a la presión parcial de cloro.Conclusiones En base a los resultados obtenidos en la evaluación de los distintosfactores que afectan el régimen cinético, se determinó que la reacción se encuentrabajo control químico, estableciéndose exitosamente los parámetros intrínsecos de lareacción.