@article { author = {Asadrokht, M. and Zakeri, A. R.}, title = {Kinetics of Copper Cementation by Aluminum Powder from Sulfate Solution under Ball Milling Conditions}, journal = {Journal of Advanced Materials in Engineering (Esteghlal)}, volume = {36}, number = {1}, pages = {87-96}, year = {2022}, publisher = {Isfahan University of Technology}, issn = {2251-600X}, eissn = {2423-5733}, doi = {10.18869/acadpub.jame.36.1.87}, abstract = {Despite a great thermodynamic driving force, copper cementation by aluminum from sulfate solutions involves a relatively slow kinetics due to the presence of the passive oxide film on the surface of aluminum. The previous studies have confirmed the positive effect of the presence of small amounts of chloride ion on reducing the scale of this problem. In this paper, the effect of concurrent ball milling on the kinetics of this process has been investigated. The cementation experiments were carried out in a polyamide jar with alumina balls inside by planetary ball milling. The studied parameters were ball number (0, 4), temperature (25-55 °C) and time (0-240 s). All experiments were conducted at constant condition of [Cu2+] = 6 g/L, [Cl−] = 75 mg/L, rotation speed of 160 rpm, average aluminum particle size of 279 µm and [H+] = 1.94×10-3. The results showed that concurrent ball milling reduces the induction period of the cementation process to less than 120 s.  The apparent rate constant of cementation showed the positive influence of simultaneous milling on the kinetics of the studied cementation process. Moreover, activation energies of the induction and main periods were calculated to be respectively 86 and 26 kJ.mol-1, indicating the shift of the reaction mechanism from chemical control to mass transfer control.  }, keywords = {Copper cementation,Aluminum powder,ball milling,activation energy}, title_fa = {سینتیک سمانتاسیون مس از محلول سولفاتی به‌وسیله پودر آلومینیوم تحت شرایط گلوله‌زنی}, abstract_fa = {سمانتاسیون مس از محلول سولفاتی به‌وسیله پودر آلومینیوم با وجود تمایل ترمودینامیکی بالا، به‌علت وجود لایه غیرفعال اکسیدی در سطح آلومینیوم از سرعت نسبتاً کندی برخوردار است. مطالعات پیشین بر تأثیر مثبت حضور مقادیر اندک یون کلرید در کاهش این مشکل تأکید داشته است. در این مقاله تأثیر شرایط گلوله‌زنی هم‌زمان بر سینتیک این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌های سمانتاسیون با به‌کارگیری آسیای سیاره‌ای در یک جام پلی‌آمید حاوی گلوله‌های آلومینایی به انجام رسید. متغیرهای آزمایش عبارت بودند از تعداد گلوله (0 و 4)، دما (55-25 درجه سانتی‌گراد) و زمان (240-0 ثانیه). تمام آزمایش‌ها در شرایط ثابت غلظت یون مس 6 گرم بر لیتر، غلظت یون کلرید 75 میلی‌گرم بر لیتر، سرعت گردش آسیا 160 دور در دقیقه، میانگین اندازه ذرات آلومینیوم 279 میکرومتر و غلظت یون هیدروژن برابر 3-10×94/1 مول بر لیتر انجام شدند. نتایج نشان داد با انجام گلوله‌زنی، مرحله انگیزش فرآیند سمانتاسیون به کمتر از 120 ثانیه کاهش می‌یابد. محاسبه ثابت سرعت ظاهری سمانتاسیون در شرایط گلوله‌زنی نشان از تأثیر مثبت گلوله‌زنی هم‌زمان روی سینتیک فرآیند مورد بررسی دارد. همچنین انرژی فعال‌سازی برای دوره انگیزش و دوره اصلی واکنش، به ترتیب 86 و 26 کیلوژول بر مول به‌دست آمد و این کاهش چشم‌گیر انرژی فعال‌سازی، به تغییر مکانیسم فرآیند از کنترل شیمیایی به انتقال جرم نسبت داده شد.    }, keywords_fa = {سمانتاسیون مس,پودر آلومینیوم,آسیای گلوله‌ای,انرژی فعال‌سازی}, url = {https://jame.iut.ac.ir/article_2407.html}, eprint = {https://jame.iut.ac.ir/article_2407_741833d0a07bf48168468f10070479e1.pdf} }