بررسي تاثير پيش فرآوري حرارتي بر سينتيك فروشويي آلونيت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

دكتري

استخراج آلومينيوم، گوگرد و پتاسيم از سنگ معدن آلونيت (قزوين، ايران) با تشويه و سپس فروشويي قليايي دو مرحله‌اي مورد مطالعه قرار گرفت. در مرحله تشويه، تاثير چندين پارامتر كليدي شامل دما (520 تا 620 درجه سانتي گراد)، زمان واكنش (30-150 دقيقه)، اندازه ذرات (075/0 تا 10 ميلي‌متر) و محيط كوره (با و بدون گازوئيل و با زغال چوب) روي قابليت فروشويي گوگرد و پتاسيم توسط سديم كربنات و آلومينيوم توسط سديم هيدروكسيد مورد بررسي قرار گرفتند. اولين مرحله فروشويي با سديم كربنات با درصد جامد20 (وزني، وزني)، زمان واكنش 4 ساعت، اندازه ذرات كمتر از 75 ميكرون، دماي 95 درجه سانتي گراد و نسبت سديم كربنات به آلونيت1: 5/1 انجام شد. بيشترين استحصال گوگرد و پتاسيم (99/99 درصد براي هر دو عنصر) با آلونيت تشويه شده در دماي 620 درجه سانتي گراد، اندازه ذرات 3 ميلي متر و زمان تشويه 90 دقيقه به دست آمد. باتوجه به نتايج، انحلال گوگرد و پتاسيم با افزايش دما و زمان تشويه به طور قابل توجهي افزايش يافت. مرحله دوم فروشويي در دماي 95 درجه سانتي گراد، زمان فروشويي 6 ساعت و غلظت سديم هيدروكسيد 5 مولار با درصد جامد 15 انجام شد. بالاترين استخراج آلومينيوم (30/95 درصد) با تشويه زغال چوب در دماي 570 درجه سانتي‌گراد، زمان تشويه 30 دقيقه و اندازه ذرات كمتر از 3 ميلي‌متر به دست آمد. براي استحصال پتاسيم و گوگرد، افزايش دماي تشويه، زمان واكنش و افزودن گازوئيل (بالاتر از 3 درصد) باعث بهبود و براي استخراج آلومينيوم منجر به كاهش شد كه مي توان به تبديل فاز آلومينا به فاز پايدار نسبت داد. در اين مطالعه سينتيك استخراج آلومينيوم از آلونيت و سپس توليد آلومينا نيز مورد بررسي قرار گرفت. تاثير پارامترهاي مهم از جمله اندازه ذرات، دما، زمان واكنش و غلظت سديم هيدروكسيد در فرآيند فروشويي بررسي شد. نتايج نشان داد كه افزايش دما، زمان واكنش و كاهش اندازه ذرات باعث افزايش استخراج آلومينيوم مي شود. حداكثر استخراج آلومينيوم (30/92 درصد در شرايط تشويه بدون گازوئيل، دماي 570 درجه سانتي گراد و زمان 90 دقيقه) در دماي 95 درجه سانتي گراد، سرعت همزدن 500 دور در دقيقه، اندازه ذرات زير 38 ميكرون، زمان واكنش 6 ساعت، درصد جامد 5 و غلظت سديم هيدروكسيد 5 مولار بود. سينتيك آزمايش انجام شده در دماي 27 تا 95 درجه سانتي گراد با مدل هسته كوچك شونده نشان دادكه فرآيند از مدل كنترل مخلوط پيروي ميكند. انرژي فعال‌سازي فروشويي آلونيت 96/27 كيلوژول بر مول تعيين شد. براي توليد آلومينا، روي محلول فروشويي سه مرحله سيليس زدايي، ترسيب و كلسيناسيون انجام شد. تاثير زمان ترسيب (15-45 ساعت) و افزودن جوانه (50 و 100 گرم در ليتر) مورد بررسي قرار گرفت. حداكثر عيار آلومينا (15/99 درصد) در زمان ترسيب 45 ساعت، دماي 70 درجه سانتي گراد، محتواي جوانه 100 گرم در ليتر و دماي كلسينه 1100 درجه سانتي گراد در مدت زمان 3 ساعت به دست آمد. به منظور بررسي فروشويي آلونيت با استفاده روش ستوني، پارامترهاي تاثير اندازه ذره و غلظت سديم كربنات و سديم هيدروكسيد در دو مرحله به منظور استحصال گوگرد و پتاسيم در مرحله اول و آلومينيوم در مرحله دوم انجام شد. بيشترين ميزان استحصال گوگرد، پتاسيم و آلومينيوم به ترتيب به 70/52، 70/58 و 68/47 درصد، در شرايط اندازه ذره 2 ميلي متر و در مرحله اول با نسبت غلظت سديم كربنات به آلونيت برابر 5:1/1 و در مرحله دوم با سديم هيدروكسيد 5 مولار بود. ميزان انحلال در ليچنگ همزني بهتر از ستوني بود. در كل نتايج اين مطالعه نشان مي دهد به دليل شرايط اتمسفري فروشويي، امكان توليد محصول جانبي و فراواني منابع آلونيتي به ويژه در كشورهاي با منابع نامرغوب بوكسيت، سنگ آلونيت مي تواند جايگزين مناسبي براي توليد آلومينا باشد.

229728

فرآوري مواد معدني

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان