Etude cinétique de la réduction dans l'hydrogène d'oxydes spinelles de cobalt faiblement substitués par le chrome

Réactivité des Solides, URA 23 CNRS, Université de Bourgogne, BP 138, 21004 Dijon Cedex, France, France.

Résumé

La réduction par l'hydrogène à 250 °C des oxydes spinelles Co_3-xCr_xO₄ (0 ≤ x ≤ 0,5) a été étudiée dans des conditions de régime chimique en fonction du taux de subtitution en chrome, x, d'une part, et de variations du protocole expérimental d'autre part. La phase CoO pure ou substituée par Cr est formée intermédiairement. Les cinétiques respectives de la réduction du spinelle en CoO et la réduction de CoO en métal sont modifiées par des changements mineurs du protocole expérimental. On observe un changement graduel de régime cinétique du type linéaire au type parabolique avec l'augmentation du taux de chrome: le taux limite supposé de solubilité du chrome dans CoO sépare deux domaines différenciant loi cinétique et vitesse des processus d'interface.

Abstract

The reduction of Co_3-xCr_xO₄ spinel oxides (0 ≤ x ≤ 0,5) by hydrogen, at 250°C, has been investigated in conditions of chemical control as a function of chromium content, x, in various conditions of prercactional treatment. The reaction involves cobaltous oxide CoO - pure or Cr substituted - as a transient phase. The rate of the reduction of CoO to metal with respect to the spinel reduction was observed to be strongly modified by slight changes in the pre-reactional and reactional protocole. A change of the kinetic regime from linear type to parabolic type was found to occur gradually with increasing Cr content over a limited x range. This and the related decrease of the reaction rate may be a consequence of the limited solubility of Cr in CoO.