Kinetic study of the exothermic zinc sulphide oxidation reaction
Étude cinétique de la réaction exothermique d'oxydation du sulfure de zinc
Abstract
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Les réactions gaz-solides ont été le plus souvent étudiées en conditions isothermes, alors que d'importants procédés pyrométallurgiques sont basés sur des réactions fortement exothermiques. Dans cette étude, nous nous sommes proposés d'analyser l'influence du dégagement de chaleur sur les différents processus physico-chimiques mis en jeu lors de la réaction d'oxydation du sulfure de zinc une réaction fortement exothermique. Les expériences d'oxydation de particules sphériques poreuses de ZnS ont été réalisées aux températures comprises entre 550 et 900°C et aux pressions partielles d'oxygène de 0,2, 0,56 et 1 atm. Le dispositif expérimental permet soit l'analyse thermogravimétrique, soit l'analyse thermique de la réaction d'oxydation. Les résultats obtenus sont interprétés et simulés en utilisant, d'une part, la loi des temps caractéristiques additifs, issue du modèle isotherme G.P.M. modifié et d'autre part, par un modèle numérique qui prend en compte le caractère exothermique de la réaction. Nous montrons ainsi que, par suite du dégagement de chaleur, la réaction d'oxydation se déroule en régime diffusionnel mixte (2/3 interne, 1/3 externe) dans tous les cas étudiés. La particule en cours de réaction est le siège de forts gradients thermiques localisés dans la couche d'oxyde périphérique formée