بررسي سينتيكي بازيابي گاليم از محلول هاي ليچينگ با استفاده از غشاء مايع امولسيوني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

معدن

دكتري

گاليم يكي از مهمترين فلزات مورد استفاده در صنايع پيشرفته و استراتژيك است كه در عيارهاي بسيار پايين در منابع مختلفي نظير بوكسيت، سرب و روي و زغال سنگ يافت ميشود. در اين پژوهش بررسي استحصال گاليم از محلولهاي آبي به ويژه محلولهاي ليچينگ بدست آمده از منابع پر پتانسيل زغال سنگ، با استفاده از روش غشاء مايع امولسيوني بررسي گرديد و سعي شد مكانيسم‌هاي حاكم بر فرآيند جدايش گاليم از محلول‌هاي رقيق آبي مورد بررسي قرار گيرد. در اين راستا، پارامترهاي مؤثر بر بازيابي گاليم به روش غشاء مايع امولسيوني و تأثير اولتراسونيك بر سينتيك بازيابي گاليم در محلول هاي ساختگي و واقعي ليچينگ بررسي شد. همچنين ميزان انتخاب پذيري گاليم در محلول هاي واقعي ليچينگ گاليم مورد ارزيابي قرار گرفت. تأثير پارامترهاي شيميايي و عملياتي نظير pH محلول، غلظت و نوع استخراج كننده (TBP، TOPO)، غلظت سطح ساز، غلظت گاليم در محلول، نسبت فاز داخلي به غشاء، نسبت فاز خارجي به امولسيون، غلظت اسيد فاز داخلي و سرعت همزدن، به دو روش تك عاملي و طراحي آماري با روش باكس بهنكن بررسي شد. بررسي ها نشان داد كه بالاترين بازيابي گاليم (6/96%) در غلظت استخراج كننده 6%، غلظت سطح ساز 3%، زمان استخراج 5 دقيقه و غلظت فاز داخلي M 1/0 و سرعت همزني rpm 250 بدست آمد. نتايج نشان داد كه در سطوح بالاي غلظت استخراج كننده وسطح ساز، به دليل شكست غشاء، بازيابي گاليم افت شديد مي نمايد و به حدود 1% رسيد كه به نرخ انتقال جرم پايين و ناپايداري غشاء نسبت داده ميشود. افزايش سرعت همزني سيستم امولسيون، در مقادير بالاتر از rpm 250 موجب شكست امولسيون دو فازي و عدم استخراج فلز گرديد. همچنين با افزايش غلظت اسيد در فاز داخلي، پايداري غشاء به طرز قابل توجهي كاهش مييابد. در ادامه تاثير امواج اولتراسونيك بر كارآيي استخراج گاليم و پايداري غشاء بررسي شد. نتايج نشان داد كه با اعمال امواج اولتراسونيك، ضمن ايجاد امولسيون پايدارتر بواسطه تشكيل ذرات ريزتر، بازيابي گاليم تا 3/97% افزايش مييابد. همچنين اثر امواج اولتراسونيك بر انتخاب پذيري فرآيند بازيابي گاليم از محلول هاي ليچينگ حاوي يون هاي مختلف در شرايط بهينه بررسي شد. بازيابي گاليم در فرآيند غشاء مايع امولسيوني در حضور يون هاي مختلف از 3/97% به 8/14% كاهش يافت. با استفاده از دو مرحله استحصال گاليم به روش غشاء مايع امولسيوني، همچنين استفاده از پودر آهن در روش سمانتاسيون و استفاده از استخراج كننده دي تيو فسفريك اسيد (DTPA) جهت بازيابي انتخابي روي، بازيابي گاليم تا 6/96% افزايش يافت. به منظور بررسي پديده‌هاي سطحي و بين سطحي در سيستم غشاء مايع امولسيوني در فازهاي آبي و آلي، تأثير عوامل مختلف بر كشش سطحي و بين سطحي فازها بررسي شد. نتايج نشان دادند كه كشش سطحي فاز آلي با افزايش غلظت استخراج كننده تغيير محسوسي نداشت ولي با افزايش غلظت سطح ساز، كشش سطحي آن كاهش يافت. با كاهش كشش سطحي، ذرات با قطر بزرگتر تشكيل شده و اين پديده منجر به الحاق ذرات امولسيون شد. نتايج تحقيق نشان داد كه روش غشاء مايع امولسيوني، پتانسيل مناسبي در استخراج گاليم از محلولهاي رقيق كلريدي بدست آمده از منابع كم عيار دارد كه مهمترين مزاياي آن نسبت فاز آبي به آلي زياد، بازيابي بالاي فلز، انتخاب پذيري بالا، شرايط عملياتي آسان و هزينه سرمايه گذاري كم است.

210563

فرآوري مواد معدني

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان

مرتضي صادقي

ضياءالدين شفاهي، احمد محب،مهدي نصيري سروي

علي احمدي عامله