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A fluidized bed kinetic model for the fluorination of dissociated zircon

Authors

  • Francis Sean Moolman,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Pretoria, Pretoria, 0002, South Africa
    • Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Pretoria, Pretoria, 0002, South Africa
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  • Michael David Heydenrych

    1. Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Pretoria, Pretoria, 0002, South Africa
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Abstract

A reaction kinetic model for the fluorination of plasma dissociated zircon (PDZ, or ZrO2.SiO2) with hydrogen fluoride was developed. The model uses reaction as rate-limiting step, with a shrinking core of PDZ in a porous matrix of zirconia (ZrO2). This model was used to develop models for a multi-stage fluidized bed reactor. These models facilitated the determination and design of an optimally configured multi-stage fluidized bed reactor for the fluorination of PDZ. It was shown that a combination cross-/countercurrent multi-stage fluidized bed reactor could yield significant improvement over the conventional countercur-rent multi-stage fluidized bed reactor for certain reaction kinetic conditions.

Abstract

On a mis au point un modèle cinétique de réaction pour la fluoration du plasma dissocié du zircon (PDZ, ou ZrO2.SiO2) avec du fluorure d'hydroène. Le modéle s'appuie sur la réaction comme phase limitant la vitesse, avec un noyau de rétrécissement de PDZ dans une matrice poreuse de zirconium (ZrO2). Ce modèle a servi à mettre au point des modèles pour un réacteur à lit fluidisé polyphasique multiétagé, lesquels ont permis de définir et de concevoir un réacteur à lit fluidisé polyphasique rnultiétagé dans une configuration optimale pour la fluoration du PDZ. On montre qu'un réacteur à lit fluidisé polyphasique multiétagé combinant un écoulement transversal et un contre-courant constitue une amélioration importante par rapport au réacteur à contre-courant classique pour certaines conditions cinétiques de réaction.

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