Published January 1, 2015 | Version v1
Publication Open

Zircon dissociation in air plasma through a low power transferred arc plasma torch

Creators

  • 1. University of Toronto
  • 2. Bhabha Atomic Research Centre
  • 3. University of Modena and Reggio Emilia

Description

Thermal plasma dissociation offers a convenient and attractive route to prepare zirconium oxide from zircon mineral. Transferred and non-transferred arc plasma torches have been used to study zircon dissociation. The major thrust has been to accomplish complete dissociation and make the process simpler and cost effective. Technologically, this has been attempted in argon-fired plasma reactors using higher electrical power. The present work reports a cost effective low power transferred arc plasma (TAP) processing method for dissociating zircon by using air as the plasma forming gas. Phase composition and microstructure formation of the dissociated zircon were examined by XRD and SEM with EDX. Experimental results showed that the torch input power and processing time strongly influenced the dissociation percentage as well as the microstructure formation. Further, obtained results revealed that the air plasma medium significantly improved the percentage of zircon dissociation rather than argon plasma medium at 10 and 15 kW power levels. The air plasma gives complete zircon dissociation at 10 kW power with 5 min of processing.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يوفر تفكك البلازما الحرارية طريقًا مناسبًا وجذابًا لتحضير أكسيد الزركونيوم من معدن الزركون. تم استخدام مشاعل البلازما القوسية المنقولة وغير المنقولة لدراسة تفكك الزركون. كان الدافع الرئيسي هو تحقيق التفكك الكامل وجعل العملية أكثر بساطة وفعالية من حيث التكلفة. من الناحية التكنولوجية، تمت محاولة ذلك في مفاعلات البلازما التي تعمل بالأرجون باستخدام طاقة كهربائية أعلى. يشير العمل الحالي إلى طريقة معالجة البلازما القوسية المنقولة منخفضة الطاقة (TAP) فعالة من حيث التكلفة لفصل الزركون باستخدام الهواء كغاز تشكيل البلازما. تم فحص تكوين الطور وتكوين البنية المجهرية للزركون المنفصل بواسطة XRD و SEM باستخدام EDX. أظهرت النتائج التجريبية أن طاقة مدخلات الشعلة ووقت المعالجة أثرت بشدة على نسبة التفكك وكذلك على تكوين البنية المجهرية. علاوة على ذلك، كشفت النتائج التي تم الحصول عليها أن وسط بلازما الهواء حسّن بشكل كبير من نسبة تفكك الزركون بدلاً من وسط بلازما الأرجون عند مستويات طاقة 10 و 15 كيلو واط. تعطي بلازما الهواء تفككًا كاملاً للزركون بقوة 10 كيلو واط مع 5 دقائق من المعالجة.

Translated Description (French)

La dissociation du plasma thermique offre une voie pratique et attrayante pour préparer de l'oxyde de zirconium à partir d'un minéral de zircon. Des torches à plasma à arc transférées et non transférées ont été utilisées pour étudier la dissociation du zircon. L'objectif principal a été de parvenir à une dissociation complète et de rendre le processus plus simple et plus rentable. Technologiquement, cela a été tenté dans des réacteurs à plasma à l'argon utilisant une puissance électrique plus élevée. Le présent travail rapporte une méthode rentable de traitement par plasma d'arc transféré (TAP) de faible puissance pour dissocier le zircon en utilisant de l'air comme gaz plasmagène. La composition de la phase et la formation de la microstructure du zircon dissocié ont été examinées par DRX et MEB avec EDX. Les résultats expérimentaux ont montré que la puissance d'entrée de la torche et le temps de traitement influençaient fortement le pourcentage de dissociation ainsi que la formation de la microstructure. De plus, les résultats obtenus ont révélé que le milieu de plasma d'air améliorait significativement le pourcentage de dissociation du zircon plutôt que le milieu de plasma d'argon à des niveaux de puissance de 10 et 15 kW. Le plasma d'air donne une dissociation complète du zircon à une puissance de 10 kW avec 5 min de traitement.

Translated Description (Spanish)

La disociación térmica por plasma ofrece una ruta conveniente y atractiva para preparar óxido de circonio a partir de mineral de circonio. Se han utilizado sopletes de plasma de arco transferido y no transferido para estudiar la disociación del circón. El objetivo principal ha sido lograr una disociación completa y hacer que el proceso sea más simple y rentable. Tecnológicamente, esto se ha intentado en reactores de plasma alimentados con argón que utilizan una mayor potencia eléctrica. El presente trabajo informa sobre un método de procesamiento rentable de plasma de arco transferido de baja potencia (TAP) para disociar el circón mediante el uso de aire como gas formador de plasma. La composición de fases y la formación de microestructuras del circón disociado se examinaron mediante XRD y SEM con edX. Los resultados experimentales mostraron que la potencia de entrada de la antorcha y el tiempo de procesamiento influyeron fuertemente en el porcentaje de disociación, así como en la formación de la microestructura. Además, los resultados obtenidos revelaron que el medio de plasma de aire mejoró significativamente el porcentaje de disociación de circón en lugar del medio de plasma de argón a niveles de potencia de 10 y 15 kW. El plasma de aire proporciona una disociación completa del circón a una potencia de 10 kW con 5 minutos de procesamiento.

Files

1060338.pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e91533bb21c3af042d8290bd3627b056
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تفكك الزركون في بلازما الهواء من خلال شعلة بلازما قوسية منقولة منخفضة الطاقة
Translated title (French)
Dissociation du zircon dans le plasma d'air à travers une torche à plasma à arc transféré de faible puissance
Translated title (Spanish)
Disociación de circón en plasma de aire a través de un soplete de plasma de arco transferido de baja potencia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2005329086
DOI
10.1016/j.ceramint.2014.08.068

Is supplement to
https://openalex.org/W3102242226 (Other)
https://openalex.org/W2942967558 (Other)
https://openalex.org/W2752406492 (Other)
https://openalex.org/W2734293239 (Other)
https://openalex.org/W2379579792 (Other)
https://openalex.org/W1998830335 (Other)
https://openalex.org/W1965775504 (Other)
https://openalex.org/W1965505824 (Other)
https://openalex.org/W1555696538 (Other)
https://openalex.org/W1538935833 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W14343388
  • https://openalex.org/W1503707600
  • https://openalex.org/W193506592
  • https://openalex.org/W1969863955
  • https://openalex.org/W1974737618
  • https://openalex.org/W1981853521
  • https://openalex.org/W1985741721
  • https://openalex.org/W1989910678
  • https://openalex.org/W1995625631
  • https://openalex.org/W2006031867
  • https://openalex.org/W2019451428
  • https://openalex.org/W2024805736
  • https://openalex.org/W2034947804
  • https://openalex.org/W2039697591
  • https://openalex.org/W2046489386
  • https://openalex.org/W2048880989
  • https://openalex.org/W2053517326
  • https://openalex.org/W2064428130
  • https://openalex.org/W2079249339
  • https://openalex.org/W2092130158
  • https://openalex.org/W2093805548
  • https://openalex.org/W2123490964
  • https://openalex.org/W2132866877
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W580812495