Estudo da cinética de redução do óxido de cobalto (Co₃O₄) por plasma de hidrogênio em baixas temperaturas

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Nakayama, Maria Cristina Yukiko
• Orientador(a): Franco Júnior, Adonias Ribeiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia metalúrgica; Plasma de baixa temperatura; Cobalto; Cinética química
• Link de acesso: https://repositorio.ifes.edu.br/xmlui/handle/123456789/297

RESUMO: O presente trabalho visa estudar em baixas temperaturas a cinética de redução de pós de óxido de cobalto (Co₃O₄) usando como agente redutor tanto o gás de hidrogênio quanto o plasma frio de hidrogênio, novo processo proposto para obtenção de cobalto a partir do seu oxido. Os experimentos de redução a plasma do Co₃O₄ foram realizados em um reator a plasma pulsado, tensão entre eletrodos de 540V, sob atmosfera contendo 100% de hidrogênio, fluxo de 300 cm3/min, pressão de 533 Pa, por tempos variáveis e nas temperaturas de 250ºC, 300ºC, 350ºC e 380°C. Após os experimentos de redução, as partículas de óxido foram caracterizadas por difração de raios x, gravimetria, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que o plasma frio de hidrogênio como agente redutor propicia um aumento considerável na cinética de redução de pós de óxido de cobalto (Co₃O₄), para temperaturas de redução entre 250 e 300ºC. Em temperaturas de 350 e 380°C, praticamente são iguais as cinéticas de redução a plasma e a gás. Tanto na redução a plasma quanto na redução a gás, as partículas de pó de oxido de cobalto se transformam em duas etapas: Co₃O₄ → CoO → Co. Após redução, na parte mais externa das partículas existem altas concentrações de cobalto enquanto na interna, altas concentrações de oxigênio, sugerindo que a redução se da da superfície para o núcleo. Em temperaturas entre 300 e 380°C, a difusão e o principal mecanismo controlador da redução, ao passo que em baixas temperaturas, como a de 250°C, reações topoquímicas tendem a controlar a redução das partículas de oxido de cobalto. A energia de ativação para a redução do oxido de cobalto sob plasma de hidrogênio e de 35,38 kJ/mol, valor aproximadamente 2,5 vezes menor que aquele encontrado para a redução por gás hidrogênio (90,79 kJ/mol).