Cloración de Óxido de Neodimio

M. BOSCO; FOUGA G. G.; BOHÉ A. E.

Córdoba

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

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica (AAIFQ)

Introducción El Nd está presente en cantidades significativas en minerales tales como la monacita y bastnasita y suele ser refinado para uso general. Una buena alternativa que permite su aislamiento, recuperación y refinación, son los procesos de cloración y carbocloración para la producción de cloruros metálicos.Objetivos El objetivo de este trabajo es analizar la cinética de las reacciones de cloración del óxido de neodimio (Nd2O3) mediante el uso de una balanza termogravimétrica (TG) de alta resolución adaptada para trabajar con gases corrosivos, con el fin de establecer la ecuación de velocidad y obtener los parámetros cinéticos. Los reactivos y productos sólidos fueron analizados mediante Difracción de rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía Dispersiva en Energía (EDE). En este trabajo realizó un estudio sistemático del efecto de la temperatura con el objetivo de calcular las Energías de Activación (Ea), caudal total de la 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 la reactividad del sistema, se determinó mediante mediciones no isotérmicas. Las condiciones del experimento fueron: velocidad de calentamiento: 3 ºC/min; QAr-Cl2: 6 l/h y PCl2: a 35 kPa. Un pequeño aumento de la masa se observó alrededor de los 250 ºC, evidenciando que la reacción de cloración se ha iniciado. A partir de estos resultados 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 temperatura estudiado se obtuvo como único producto el oxicloruro de neodimio (NdOCl). Se analizó la influencia del caudal utilizando muestras de 10 mg, T: 400 °C y PCl2: 35 kPa. Se puede concluir que la velocidad de reacción no depende del flujo de gas a caudales superiores a 6 l/h. Para analizar el efecto de la difusión interparticular se utilizaron las siguientes condiciones: PCl2: 35 kPa; QAr-Cl2: 8 l/h; T: 400 ºC y masas iniciales de 2.5, 5, 10, 20 y 40 mg, determinándose que la velocidad de reacción no depende de la profundidad del lecho, por lo tanto, no afectan la velocidad de reacción global. El análisis cinético de la cloración de Nd2O3 para dar NdOCl como producto sólido en el rango de 312-475 ºC dio como resultado una energía de activación intrínseca Ea = 249 ± 12 kJ/mol. Para evaluar el efecto de la PCl2 las condiciones experimentales fueron: QAr-Cl2: 8 l/h; T: 400 ºC; mi: 20 mg y PCl2: 10-50 kPa. Se observó que la presión parcial tiene efecto sobre la velocidad a presiones menores a 20 kPa. A partir de este análisis se determinó un orden de reacción de 0.40 con respecto a la presión parcial de cloro.Conclusiones En base a los resultados obtenidos en la evaluación de los distintos factores que afectan el régimen cinético, se determinó que la reacción se encuentra bajo control químico, estableciéndose exitosamente los parámetros intrínsecos de la reacción.