Avaliação cinética da síntese de carbeto de tungstênio (WC) via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura gasosa CH4-H2 em reator de leito fixo

• Autor(a) principal: Silva, Amanda Araujo Gomes da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/39574
• topic: Cinética química; Reação gás-sólido; Modelo de Avrami; Lei de Potências

A aplicação do carbeto de tungstênio (WC) destaca-se na indústria mecânica, química e aeroespacial por apresentar uma combinação única de propriedades, como elevada dureza, alto ponto de fusão, alta resistência ao desgaste, grande estabilidade química e térmica. Tradicionalmente, sua produção ocorre via reação de carburização entre uma fonte de tungstênio e uma fonte de carbono em altas temperaturas (1400ºC e 1800°C) e longo período de reação. Diversos métodos de síntese de WC vêm sendo investigados com o intuito de obter pós com alta pureza e alta área superficial, e de otimizar o processamento. O Departamento de Engenharia Química da UFRN (DEQ) desenvolveu uma rota de síntese via reação gás-sólido entre paratungstato de amônio (APT) e a mistura de CH4-H2 capaz de produzir carbeto de tungstênio puro após uma hora de reação à temperatura de 850°C em reator de leito fixo. Foram estudadas variadas condições de processamento, mas não foi realizada a análise cinética dos dados. Esse tipo de análise é uma etapa fundamental para avaliar a viabilidade da implementação do processo de síntese em grande escala. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação cinética da síntese de WC desenvolvida pelo DEQ a partir de dados de conversão de metano disponíveis na literatura. Os dados da síntese foram obtidos por meio da ferramenta "Digitalize" do software Origin®, e modelados para verificar qual modelo cinético melhor se adequa a reação: a Lei de Potências (reação de primeira ordem) ou o modelo de Avrami. Os resultados indicam que o modelo de 1ª ordem se adequa aos dados experimentais analisados (R2 > 0, 90). Constante cinética de k= 0,0017 min-1 com R² = 0,935 foi determinada para reações de síntese a T=850°C, Q=17L/h e 1 hora de isoterma.