Influence de la granulométrie sur les lois cinétiques des réactions solide-solide : application au système Co₃O₄–MoO₃

Département de Chimie-Physique des Processus Industriels, Ecole Nationale Supérieure des Mines 158, Cours Fauriel, 42 100 Saint-Etienne, France.

Résumé

L’influence sur la vitesse d’une réaction solide AO solide BO des caractéristiques granulométriques de l’un des deux réactants AO est examinée : des grains sphériques AO entourés de grains fins BO sont supposés présenter une courbe de distribution granulométrique du type Laplace-Gauss. L’influence des deux paramètres caractéristiques de cette loi –valeur moyenne du rayon des grains AO et écart type– sur la cinétique de réaction solide-solide est étudiée quand la synthèse AO + BO → ABO₂ est limitée soit par la diffusion de A, soit par la diffusion de B dans ABO₂.

L’étude des courbes cinétiques expérimentales de la réaction entre CO₃O₄ et MoO₃ est ensuite abordée. L’analyse de ces résultats, et l’observation du produit final montrent que la réaction est limitée par une diffusion à contre-courant d’interstitiels –ou de lacunes– de cobalt et de molybdène.

Abstract

The reaction kinetics dependence on the particle size distribution is considered in the case of a solid-solid synthesis AO + BO → ABO₂ when large spherical grains AO are surrounded by a finely divided powder BO. The grains AO are supposed to obey a Laplace-Gauss particle size distribution law. Such a law is characterized by two parameters: the average grain size and the standard deviation. Their influence on the kinetic laws is studied when the reaction is diffusion-controlled (diffusion of species A or B through ABO₂). Informations about the mechanism of reaction between MoO₃ and Co₃O₄ are deduced from microscopical observations and from the comparison between experimental and theoretical kinetic law. The dependence of this law on the size distribution of the grains MoO₃ agrees with a counter-diffusion of Co and Mo through CoMoO₄.