تعيين تركيبات كربناتي بهينه جهت تصفيه محلول‌هاي ليچينگ حاوي نيكل، از عناصر مزاحم آهن، مس و آلومينيوم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

محلول ليچينگ مي‌تواند حاوي مقادير قابل توجهي ناخالصي مانند يون‌هاي آهن، آلومينيوم و مس باشد. تصفيه محلول ليچينگ با رسوب ناخالصي‌ها به كمك يك واكنش قليايي اغلب باعث اتلاف نيكل در كنار حذف ناخالصي‌ها مي‌شود. اين پژوهش يك بررسي از فرآيندهاي رسوب دهي شيميايي با عوامل رسوب دهنده كربناتي است كه به كمك آن رسوب آهن، آلومينيوم و مس از مايعات ليچينگ نيكل سينتتيكي با حداقل تلفات نيكل به عنوان فلز ارزشمند محلول رخ مي‌دهد. تلاش فراواني براي مطالعه تجربي در مورد روابط بين حذف ناخالصي‌ها و تلفات نيكل از محلول ليچينگ نيكل انجام شده است كه اغلب از سنگ آهك استفاده شده است. محلول ليچينگ سينتتيكي چهار جزئي حاوي+Fe(III)+Ni(II) Al(III)+Cu(II) تهيه گرديد. از عامل‌هاي رسوب¬دهنده كربناتي كربنات كلسيم، كربنات منيزيم و دولوميت به همراه عامل قليايي سود جهت حذف عناصر ناخالص با كمترين اتلاف نيكل استفاده شد. همچنين در يك بخش از اين پژوهش در كنار عامل‌هاي كربنات كلسيم و كربنات منيزيم از دو عامل قليايي هيدروكسيدي هيدروكسيد سديم و هيدروكسيد منيزيم به‌طور هم‌زمان استفاده شد و به بررسي حذف عناصر ناخالص پرداخته شد. درهريك از آزمون‌هاي رسوب دهي انتخابي غلظت‌هاي مختلف تركيب كربناتي، pH، دما و زمان پيرسازي مورد ارزيابي قرار گرفت. اثر عوامل حاكم بر فرآيند رسوب دهي انتخابي و همچنين برهم‌كنش اين عوامل با تجزيه‌وتحليل آماري و مدل‌سازي موردبررسي قرارگرفت. pH، نوع كربنات و غلظت عامل كربناتي به‌عنوان عوامل مهم و تاثيرگذار بر بازده حذف عناصر ناخالص و ميزان اتلاف نيكل مشخص شد. مدل‌هاي درجه دوم با استفاده از داده‌هاي تجربي، امكان ايجاد سطوح پاسخ سه‌بعدي را فراهم كردند. اين نمودارها به‌وضوح ارتباط بين پاسخ‌ها و فعل‌وانفعالات عوامل را نشان مي‌دهند. افزايش مقدار pH محلول و غلظت عامل كربناتي باعث حذف آهن، آلومينيوم و مس مي‌شود ولي با هزينه بيشتر تلفات نيكل همراه است. مكانيسم‌هاي حذف عناصر و اتلاف نيكل عمدتاً هم رسوبي و يا جذب بر روي رسوبات ناپايدار ديگر عناصر است. برخي عناصر مانند منيزيم مي¬توانند نقش مهاركننده در جهت كاهش تلفات نيكل داشته باشند. دما و زمان در حذف بيشتر عناصر ناخالص در pH هاي پايين مي‌توانند مؤثر باشند به اين دليل كه دما قابليت انحلال رسوبات ناخالص را كاهش مي‌دهد و زمان منجر به پايداري رسوبات ناپايدار عناصر ناخالص مي‌شود اما در pH هاي بالاتر اتلاف نيكل را افزايش مي‌دهد. با كنترل دقيق pH و غلظت هر عامل كربناتي با استفاده از فرآيند رسوب دهي، مي‌توان آهن، آلومينيوم و مس را با كمترين ميزان اتلاف نيكل به‌طور مؤثر حذف كرد. براي حذف بهتر عناصر با كمترين اتلاف نيكل به ترتيب MgCO3>Ca(OH)2>MgCa(CO3)2>CaCO3 مؤثر عمل كردند. با استفاده از روش رسوب‌دهي با عامل كربناتي، مي‌توان در هر سه عنصر آهن، آلومينيوم و مس درنهايت به حذف بالاي 99% رسيد. سطح از دست دادن نيكل به جامد در شرايط بهينه براي كربنات كلسيم بسيار بالا بود ولي براي كربنات منيزيم، هيدرات كلسيم و دولوميت به ترتيب 57/3، 5/3 و 64/5 درصد بود.

213717

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

سعيده غزالي

مريم كرباسي، علي سعيدي

مهدي علي زاده