8800

بررسي استحصال گاليم از محلول باير و شبيه سازي فرآيند آن به روش Ion-Exchange

كارشناسي

مهندسي شيمي

1402

دكتر سلمان موحدي راد

دكتر حسام الدين گرزين

1402/08/02

مهندسي شيمي نفت و گاز

بررسي استحصال گاليم از محلول باير و شبيه سازي فرآيند آن به روش Ion-Exchange

گاليم يك عنصر كمياب با گستره زياد و محتواي حدود ppm10 در پوسته زمين است كه با توجه به تمايل ژئوشيميايي گاليم با آلومينيم اين عنصر عمدتاً در بوكسيت‌ها متمركز شده است. غلظت گاليم در سنگ معدن بوكسيت حدود ppm 20-80 است و محلول باير حاصل از فرآيند توليد آلومينا از بوكسيت مهمترين منبع توليد گاليم است. روش تبادل يوني به ‌عنوان كارآمدترين روش جهت استخراج گاليم از محلول باير شناخته شده است و در حال حاضر به طور گسترده در صنعت توسط اكثر كارخانه¬هاي توليد آلومينا استفاده مي‌شود. اين روش به دليل مدار فرآيندي جمع و جور، سينتيك واكنش سريع، نرخ بازيابي بالا و گزينش¬پذيري مناسب گاليم نسبت به آلومينيوم جذابيت بالايي دارد. در اين پژوهش فرآيند استخراج گاليم از محلول باير خروجي واحد ترسيب كارخانه آلومينا جاجرم بوسيله رزين آميدوكسيم CH100 (شركت كانفتك) با استفاده از نرم¬افزار Aspen Adsorption شبيه¬سازي گرديد. در اين راستا اثر متغيرهاي ارتفاع ستون و نرخ جريان به ترتيب در بازه m 3-6 و L/s 11-4 مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش ارتفاع بستر، زمان پيشرفت افزايش مي‌يابد كه منجر به افزايش راندمان جداسازي گاليم مي‌شود، زيرا زمان تماس مناسبي بين يون‌هاي فلزي و جاذب ايجاد مي¬نمايد. هم¬چنين محل‌هاي اتصال بيش¬تري براي فرآيند جذب و مساحت سطح بزرگ‌تري فراهم مي‌گردد كه بهبود استخراج گاليم(ш) را در پي داشت، بنابراين ارتفاع m 6 به عنوان ارتفاع بهينه انتخاب شد. افزايش نرخ¬جريان، با كاهش متوسط جذب نسبت به جرم جاذب (mg/g) همراه است كه مي¬تواند بر اثر كاهش زمان ماند محلول در ستون باشد، ولي افزايش نرخ¬ جريان، با افزايش قابل ملاحظه متوسط جذب نسبت به زمان (g/s) همراه است زيرا سرعت ورود محلول به منافذ جاذب نيز افزايش مي¬يابد. اين تحليل نشان مي¬دهد كه كاهش يا افزايش غيراصولي نرخ¬ جريان باعث كاهش راندمان برج مي¬شود. بنابراين نرخ ¬جريان L/s 7 كه كمترين تغييرات دو پارامتر مذكور را دارا است به عنوان نرخ¬ جريان بهينه انتخاب ¬شد. هم¬چنين روابطي بدست آمد كه با استفاده از آنها با خطاي قابل قبولي نياز به استفاده از نرم افزار و شبيه¬سازي نيست و مي¬توان بين ظرفيت جذب (mg/g) و سرعت جذب (g/s)، با ارتفاع ستون و نرخ¬ جريان ارتباط ايجاد كرد.

گاليم , محلول باير , رزين آميدوكسيم , تبادل يوني , شبيه سازي ستون جذب