16151

16151

توسعه و بررسي فرآيند پرعيارسازي روي از محلول باردار ليچينگ كانسنگ اكسيده روي معدن مهدي‌آباد حاوي آهن و منگنز به روش استخراج حلالي

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

بهمن ماه 1394

بهمن ماه 1394

دكتر حميدرضا صميم بني هاشمي - دكتر محمدرضا ابوطالبي

مواد و متالورژي

چكيده هدف از انجام اين پروژه پرعيارسازي و خالص‌سازي محلول باردار ليچينگ كانسنگ اكسيده روي معدن مهدي آباد يزد با روش حذف آهن و استخراج حلالي روي است. درابتدا يك سري آزمايش جهت يافتن شرايط بهينه براي حذف آهن -يون مزاحم اصلي در فرآيند الكترووينينگ- از محلول باردار با دو هدف كمينه بودن غلظت آهن و بيشينه بودن غلظت روي توسط نرم‌افزار Design Expert7 با روش رويه پاسخ با استفاده از طرح مركب مركزي (CCD) طراحي و اجرا شد. پس از تحليل نتايج شرايط غلظت آهك 150 گرم بر ليتر، دور همزن rpm 500 و زمان 90 دقيقه به عنوان شرايط بهينه به دست آمد. در اين شرايط غلظت آهن موجود در محلول پس از ترسيب آهن به حدود ppm100 مي‌رسد. جهت انجام آزمايش‌هاي استخراج حلالي، نمودار مك كيب تيل مربوط به استخراج با استفاده از حلال آلي D2EHPA رقيق شده در كروزين صنعتي با نسبت حجمي 30% بدون تنظيم pH اوليه رسم شد. با رسم خط عملياتي در اين نمودار مشخص شد كه با 3 مرحله استخراج در نسبت فازي 1:1 بدون تنظيم pH اوليه و با استفاده از حلال آلي D2EHPA رقيق شده در كروزين صنعتي با نسبت حجمي 30%، غلظت روي در رافينيت به حدود 2 گرم بر ليتر مي¬رسد. در آزمايش‌هاي استخراج حلالي نيمه پيوسته با شرايط ذكر شده اين پيش‌بيني تاييد شد و بازيابي حدود 92% به دست آمد. همچنين آزمايش‌هايي به منظور تعيين محلول مناسب اسكراب اجرا و محلول حاوي 18 گرم بر ليتر اسيدسولفوريك و 6 گرم بر ليتر روي به عنوان محلول مناسب انتخاب شد. در مرحله بعد نمودار مك كيب تيل براي فرآيند برهنه سازي رسم شد. اين نمودار نشان داد كه براي برهنه سازي فاز آلي از روي به زير ppm 50 نياز به دو مرحله برهنه سازي پيوسته با محلول آبي حاوي 40 گرم بر ليتر روي و 180 گرم بر ليتر اسيد سولفوريك در نسبت فاز آلي به آبي 2:1 (O:A) است. اين شرايط در آزمايش‌هاي برهنه سازي نيمه پيوسته مورد بررسي قرار گرفت و نتيجه به دست آمده از نمودار مك كيب تيل برهنه سازي تاييد شد. به منظور طراحي مدار استخراج حلالي روي ابتدا يك فلوشيت مفهومي در نظر گرفته شد و سپس جزئيات مدار با در نظر گرفتن واحدهاي الكترووينينگ و هيپ ليچينگ آن طراحي و موازنه جريان‌هاي ورودي و خروجي به هر بخش انجام شد. در مرحله بعد با درنظر گرفتن محصول هيپ ليچينگ با دبي m3/h 930 و استفاده از داده‌ها و مفروضات صنعتي و پژوهشي، و مطابق با فلوشيت طراحي شده، تانك‌هاي ترسيب و ميكسرها و ستلرهاي واحدهاي استخراج، اسكراب و استريپ طراحي شد. واژه‌هاي كليدي: استخراج حلالي روي، حذف آهن، طراحي فلوشيت، طراحي تجهيزات، مهدي‌آباد.

1395/09/29

Abstract: The aim of this project is concentration an​d purification of pregnant liquor derived from Mehdi Abad non-sulfide zinc deposit leaching process. At first, series of experiments with purpose of finding the optimum conditions for iron removal as a major contaminant ion in the electrowinning process an​d minimizing iron concentration an​d keeping zinc concentration at the maximum level was done by response surface method an​d using Central Composite Designs (CCD). Interpretation of results showed that the optimum condition is 150g/lit, 500rpm an​d 90 minutes for lime concentration, rotating speed an​d time; respectively. At this situation, concentration of iron in the leach liquor reaches down to 100ppm. At the extraction stage McCabe-Tiele Diagram for D2EHPA solvent diluted in Industrial Kerosene at 30% v/v without adjustment of pH was plotted. With the aid of operation line, it has identified that 3 stages extraction with organic to aqueous ratio of 1:1 whit the same solvent, which mentioned above, a zinc concentration of 2g/lit in the scrub solution can be reach. Semi-continues solvent extraction experiments verified this prediction an​d led to a zinc recovery of 92%. In order to determine suitable scrub solution, different experiments was designed an​d a solution containing 18g/lit sulfuric acid an​d 6g/lit zinc, was selected. At the next step, McCabe-Tiele Diagram for stripping stage was plotted. This diagram demonstrated that for zinc stripping of the organic phase to less than 50ppm, two continuous stage by a solution containing 40g/lit zinc an​d 180g/lit sulfuric acid, with organic to aqueous ratio of 2:1 is needed. This condition was investigated at semi continuous stripping experiments an​d the obtained results verified McCabe-Tiele prediction. In order to design the solvent extraction circuit, a conceptual flowsheet considered, also, details of electrowinning an​d heap leaching units formed the basis of designing an​d mass balance for inflows an​d outflows was measured. At the next stage, designing of precipitation tanks; extraction, scrubbing an​d stripping mixer-settlers by considering solution flow of 930m3/h that derived from heap leaching stage an​d data, obtained from industrial an​d research literatures was done. Keywords: Zinc solvent extraction, Iron removal, Flowsheet design, Equipments design, MehdiAbad